Em um exemplo de como um especialista em tecnologia exibe o espírito escolar, um engenheiro criou um logotipo dourado da Universidade de Utah que é menor do que a largura de um cabelo humano médio.

A gravação de ouro tem apenas 70 mícrons de diâmetro - isso é 70 milionésimos de um metro, ou menos de três milésimos de polegada, que tem aproximadamente o diâmetro de um cabelo loiro, entre os mais finos tipos de cabelo humano.

A gravação foi feita em uma base de silício usando um feixe fino de elétrons de um dos dois microscópios eletrônicos comprados pela universidade em 2008. Embora a técnica de litografia por feixe de elétrons não seja nova, o símbolo do medalhão é mais complexo do que os padrões comumente feitos.

"As pessoas costumam fazer coisas como linhas e retângulos, "diz Randy Polson, que fez o pequeno medalhão e é engenheiro óptico sênior do Departamento de Física e Astronomia da universidade. "O software que veio com o microscópio incluía algumas demonstrações de bonecos de palito. Eu pensei, 'Ei, Eu posso fazer melhor do que um boneco palito. '"

O medalhão é um dos vários logotipos oficiais usados ​​pela universidade. Ele representa o símbolo do bloco U da universidade e a data de fundação, com um fundo de montanhas e raios de sol.

Está gravado em um chip de silício de dois quintos de uma polegada quadrada. A olho nu, é uma partícula quase imperceptível. Sob um microscópio de luz convencional, parece um círculo difuso. Todos os detalhes são revelados apenas por um microscópio eletrônico de varredura - o mesmo dispositivo que foi usado para criá-lo.

Na imagem do microscópio eletrônico, as partes cobertas de ouro parecem brancas, enquanto o fundo de silício aparece preto. A linha mais fina do medalhão envolve o design. Essa linha tem apenas 20 nanômetros de espessura. Isso é 20 bilionésimos de um metro, ou cerca de oito milionésimos de polegada de largura. Esse é o comprimento da cadeia de 75 átomos de ouro, Polson diz.

Os microscópios eletrônicos de varredura são usados ​​com mais frequência para visualizar a estrutura da superfície dos objetos. O microscópio envia um feixe fino de elétrons para a amostra, digitalizando para frente e para trás sobre a superfície.

O modo de imagem mais comum detecta "elétrons secundários" liberados dos átomos da amostra por meio de reações com o feixe de elétrons. As amostras no microscópio eletrônico que foi usado para criar o medalhão devem estar secas, mas o outro microscópio eletrônico do departamento pode analisar amostras úmidas - um recurso útil para pesquisas biológicas.

Os microscópios eletrônicos podem criar gravuras usando litografia de feixe de elétrons porque os feixes de elétrons quebram certas moléculas grandes em cadeias mais curtas de moléculas menores.

Para criar o pequeno medalhão da Universidade de Utah, Polson primeiro revestiu o chip de silício com uma fina camada de "fotoresiste, "uma resina polimérica feita de longas cadeias de moléculas. Ele então focalizou o feixe de elétrons na superfície resistente, quebrando as correntes em pequenos fragmentos em todos os lugares que ele queria que o metal aderisse.

Ele imergiu o chip exposto em um solvente que lavou as cadeias curtas e deixou as longas grudadas no silício. Em seguida, ele dourou a superfície exposta - de onde as correntes curtas foram removidas - colocando o chip em uma câmara de metal vaporizado. Lá, o níquel foi depositado no silício exposto, e então uma camada de ouro foi colocada sobre o níquel. Polson usou outro solvente para remover o fotorresiste restante.

O processo demorou cerca de uma hora. Contudo, a maior parte do projeto consistia em ajustar e refinar as configurações do microscópio, parte do trabalho de Polson é tornar o microscópio disponível para pesquisa. Demorou meses para Polson calibrar o microscópio e descobrir exatamente quais instruções dar a ele, a fim de obter uma imagem nítida do medalhão da universidade.

Os desafios incluíam determinar o período de tempo para expor a resistência - muito curtos e insuficientes para lavagem da resistência, muito longo e a imagem parece confusa - e ajustando a forma do feixe de elétrons, que tem tendência a ser elíptico em vez de redondo.

Além de manter o microscópio, Polson auxilia pesquisadores universitários e particulares que desejam usá-lo mediante uma taxa. As pessoas procuram sua ajuda com o recurso de litografia para tarefas como a fabricação de nanofios e outros componentes para nanoeletrônica. Os recursos de imagem são usados ​​em setores tão diversos quanto farmacêutico e engenharia metalúrgica.