p (PhysOrg.com) - Um horizonte de Chicago é deslumbrante o suficiente. Agora imagine 15, 000 deles. p Uma equipe de pesquisa da Northwestern University fez exatamente isso - desenho 15, 000 skylines idênticas com pequenos feixes de luz usando uma tecnologia inovadora de nanofabricação chamada litografia de caneta de feixe (BPL).

p Detalhes do novo método, que poderia fazer pela nanofabricação o que a impressora de mesa fez pela impressão e transferência de informações, será publicado em 1º de agosto pela revista Nature Nanotechnology .

p A tecnologia da Northwestern oferece um meio de fazer e criar protótipos de circuitos de forma rápida e econômica, optoeletrônica e diagnósticos médicos e promete muitas outras aplicações na eletrônica, fotônica e indústrias de ciências da vida.

p "É tudo uma questão de miniaturização, "disse Chad A. Mirkin, George B. Rathmann Professor de Química na Faculdade de Artes e Ciências Weinberg e diretor do Instituto Internacional de Nanotecnologia da Northwestern. "A transferência rápida e em grande escala de informações impulsiona o mundo. Mas as ferramentas convencionais de micro e nanofabricação para fazer estruturas são muito caras. Estamos tentando mudar isso com esta nova abordagem de fotolitografia e nanopadronização."

p Usando litografia de caneta de feixe, os pesquisadores padronizaram 15, 000 réplicas do horizonte de Chicago (apresentando a Willis Tower e o John Hancock Center) simultaneamente em cerca de meia hora. Quinze mil canetas minúsculas depositam o horizonte em centímetros quadrados de espaço. Tecnologias convencionais de nanopadronização, como litografia de feixe de elétrons, permitem que se faça estruturas igualmente pequenas, mas são inerentemente de baixo rendimento e não permitem que se faça nanofabricação de grandes áreas.

p Cada padrão de horizonte é composto por 182 pontos, com cada ponto com aproximadamente 500 nanômetros de diâmetro, como cada ponta de caneta. O tempo de exposição à luz para cada ponto foi de 20 segundos. O método atual permite que os pesquisadores façam estruturas tão pequenas quanto 150 nanômetros, mas os refinamentos da arquitetura da caneta provavelmente aumentarão a resolução para menos de 100 nanômetros. (Embora não seja relatado no jornal, os pesquisadores criaram uma série de 11 milhões de canetas em uma área de apenas alguns centímetros quadrados.)

p Litografia de caneta de feixe é o terceiro tipo de "caneta" no arsenal de nanofabricação de Mirkin. Ele desenvolveu a litografia com caneta de polímero (PPL) em 2008 e a nanolitografia com Dip-Pen (DPN) em 1999, Ambos fornecem materiais químicos a uma superfície e, desde então, foram comercializados em ferramentas de nanofabricação de nível de pesquisa que agora são usadas em 23 países ao redor do mundo.

p Como PPL, A litografia de caneta de feixe usa uma série de pequenas canetas feitas de um polímero para imprimir padrões em grandes áreas com resolução nanoscópica a macroscópica. Mas em vez de usar uma "tinta" de moléculas, BPL desenha padrões usando luz em um material sensível à luz.

p Cada caneta tem a forma de uma pirâmide, com a ponta como ponta. Os pesquisadores revestem as pirâmides com uma camada muito fina de ouro e, em seguida, removem uma pequena quantidade de ouro de cada ponta. Os grandes topos abertos das pirâmides (a parte de trás da matriz) são expostos à luz, e as pirâmides folheadas a ouro canalizam a luz para as pontas. Um fino feixe de luz vem de cada ponta, onde o ouro foi removido, expor o material sensível à luz em cada ponto. Isso permite que os pesquisadores imprimam padrões com grande precisão e facilidade.

p "Outra vantagem é que não precisamos usar todas as canetas de uma vez - podemos desligar algumas e ligar outras, "disse Mirkin, que também é professor de medicina e professor de ciência dos materiais e engenharia. "Como o topo das pirâmides está em microescala, podemos controlar cada dica individual. "

p Litografia de caneta de feixe pode levar ao desenvolvimento de uma espécie de impressora de mesa para nanofabricação, dando aos pesquisadores individuais um grande controle de seu trabalho.

p "Tal instrumento permitiria aos pesquisadores em universidades e na indústria eletrônica em todo o mundo criar protótipos - e possivelmente produzir - dispositivos e sistemas eletrônicos de alta resolução direto no laboratório, "Mirkin disse." Eles querem testar seus padrões imediatamente, não precisa esperar que um terceiro produza protótipos, que é o que acontece agora. "