p (PhysOrg.com) - Cientistas da Georgia Tech desenvolveram uma técnica nanolitográfica que pode produzir padrões de alta resolução de pelo menos três substâncias químicas diferentes em um único chip em velocidades de gravação de até um milímetro por segundo. Os nanopadrões químicos podem ser projetados sob medida com qualquer formato desejado e têm se mostrado suficientemente estáveis ​​para que possam ser armazenados por semanas e, em seguida, usados ​​em outro lugar. A tecnica, conhecido como Thermochemical Nanolithography é detalhado na edição de dezembro de 2009 da revista Materiais Funcionais Avançados . A pesquisa tem aplicações em vários campos científicos, da eletrônica à medicina. p “O ponto forte desse método é realmente a possibilidade de produzir a baixo custo, padrões químicos de alta resolução e alta densidade em uma amostra que pode ser entregue em qualquer laboratório em todo o mundo, onde até mesmo não especialistas em nanotecnologia podem mergulhar a amostra na solução desejada e, por exemplo, fazer nanomatrizes de proteínas, DNA ou nanopartículas, "disse Elisa Riedo, professor associado da Escola de Física do Instituto de Tecnologia da Geórgia.

p Conceitualmente, a técnica é surpreendentemente simples. Usando um microscópio de força atômica (AFM), os pesquisadores aquecem uma ponta de silício e a passam sobre uma fina película de polímero. O calor da ponta induz uma reação química local na superfície do filme. Essa reação altera a reatividade química do filme e o transforma de uma superfície inerte em uma reativa que pode anexar seletivamente outras moléculas. A equipe desenvolveu a técnica pela primeira vez em 2007. Agora eles adicionaram algumas novidades importantes que devem tornar a nanolitografia termoquímica (TCNL) uma ferramenta extremamente útil para os cientistas que trabalham em nanoescala.

p "Nós criamos uma maneira de fazer padrões independentes de vários produtos químicos em um chip que podem ser desenhados em qualquer forma que você quiser, "disse Jennifer Curtis, professor assistente da Escola de Física.

p Ser capaz de criar recursos de alta resolução de diferentes produtos químicos em formas arbitrárias é importante porque algumas técnicas de nanolitografia são limitadas a apenas um produto químico, resoluções mais baixas e / ou formas fixas. Além disso, A capacidade de velocidade do TCNL de um milímetro por segundo torna-o ordens de magnitude mais rápido do que a amplamente utilizada nanolitografia com caneta de imersão, que rotineiramente clica a uma velocidade de 0,0001 milímetros por segundo por caneta.

p A pesquisa é possibilitada por pontas de sondas AFM aquecidas que podem criar um ponto quente tão pequeno quanto alguns nanômetros de diâmetro. Essas pontas são projetadas e fabricadas pelo professor colaborador William King da Universidade de Illinois, Urbana-Champaign. "A ponta aquecida permite direcionar reações químicas em escala nano, "disse King.

p A nova técnica produz vários padrões químicos no mesmo chip usando o AFM para aquecer um filme de polímero e alterar sua reatividade. O chip é então mergulhado em uma solução, que permite produtos químicos (por exemplo, proteínas ou outros ligantes químicos) na solução para se ligar ao chip nas partes onde foi aquecido. O AFM então aquece o filme em outro local. O chip é mergulhado em outra solução e, novamente, outro produto químico pode se ligar ao chip.

p No papel, os cientistas mostram que podem padronizar amina, tiol, aldeído e biotina usando esta técnica. Mas, em princípio, o TCNL pode ser usado para quase todos os produtos químicos. Seu trabalho também mostra que os padrões químicos podem ser usados ​​para organizar materiais funcionais na superfície, como proteínas e DNA.

p "O poder dessa técnica é que, em princípio, ela pode funcionar com quase qualquer nanoobjeto químico ou quimicamente reativo. Ela permite que os cientistas desenhem muito rapidamente muitas coisas que podem ser convertidas em qualquer número de coisas diferentes, que podem se ligar seletivamente a uma série de outras coisas. Então, não importa se você está interessado em biologia, eletrônicos, medicina ou química, TCNL pode criar o padrão reativo para ligar o que você escolher, "disse Seth Marder, professor da Escola de Química e Bioquímica da Tech e diretor do Centro de Fotônica Orgânica e Eletrônica.

p Além disso, O TCNL permite que a escrita química seja feita em um local com a padronização de nanoobjetos em outro, para que os cientistas que não são especialistas em escrever padrões químicos em nanoescala ainda possam anexar seus objetos a ele. É a estabilidade da técnica que torna isso possível.

p "Depois de desenhar o padrão, é muito estável e não reativo. Mostramos que você pode tê-lo por mais de um mês, tire-o e mergulhe-o e ainda assim ligará, "disse Riedo.

p "Eu gostaria de pensar que daqui a vários anos as pessoas terão acesso a uma ferramenta TCNL que lhes permite fazer essa padronização em um lugar como Georgia Tech, que é muito mais barato do que o tipo de ferramenta de nanolitografia que usamos atualmente em nossa sala limpa, "disse Marder.