p (PhysOrg.com) - Pesquisadores da Northwestern University desenvolveram uma nova técnica para fazer prototipagem rápida de dispositivos e estruturas em nanoescala que é tão barata que a "cabeça de impressão" pode ser jogada fora quando terminar. p Dica dura, A litografia soft-spring (HSL) agrupa em um método o melhor da litografia com sonda de varredura - alta resolução - e o melhor da litografia com caneta de polímero - baixo custo e fácil implementação.

p HSL pode ser usado nas áreas de eletrônica (circuitos eletrônicos), diagnósticos médicos (chips genéticos e matrizes de biomoléculas) e produtos farmacêuticos (matrizes para a triagem de candidatos a drogas), entre outros.

p Para demonstrar as capacidades do método, os pesquisadores duplicaram a pirâmide na nota de um dólar dos EUA e as palavras ao redor aproximadamente 19, 000 vezes a 855 milhões de pontos por polegada quadrada. Cada imagem consiste em 6, 982 pontos. (Eles reproduziram uma representação de bitmap da pirâmide, incluindo o "Olho da Providência".) Este exercício destaca a resolução abaixo de 50 nanômetros e a escalabilidade do método.

p Os resultados serão publicados no dia 27 de janeiro pela revista Natureza .

p "Dica difícil, a litografia de molas suaves está para a litografia de sondagem de varredura assim como a navalha descartável está para a indústria de barbeadores, "disse Chad A. Mirkin, o autor sênior do artigo. "Este é um grande passo à frente na realização da fabricação de desktops que permitirá aos pesquisadores na academia e na indústria criar e estudar protótipos de nanoestruturas em tempo real."

p Mirkin é o George B. Rathmann Professor de Química no Weinberg College of Arts and Sciences e professor de medicina, engenharia química e biológica, engenharia biomédica e ciência e engenharia de materiais e diretor do Instituto Internacional de Nanotecnologia da Northwestern.

p Técnicas micro e nanolitográficas são usadas para criar padrões e construir arquiteturas de superfície de materiais em pequena escala.

p Digitalização de litografia de sonda, com sua alta resolução e precisão de registro, atualmente é um método popular para a construção de nanoestruturas. O método é, Contudo, difícil de aumentar e produzir várias cópias de um dispositivo ou estrutura a baixo custo.

p As litografias de sonda de digitalização geralmente contam com o uso de cantiléveres como componentes do dispositivo de impressão. Cantilevers são alavancas microscópicas com pontas, normalmente usado para depositar materiais em superfícies em um experimento de impressão. Eles são frágeis, caro, complicado e difícil de implementar em um experimento baseado em array.

p "Escalar arquiteturas baseadas em cantilever a baixo custo não é trivial e muitas vezes leva a dispositivos que são difíceis de operar e limitados no que diz respeito ao escopo de aplicação, "Mirkin disse.

p Dica dura, litografia soft-spring usa um suporte de polímero macio que suporta pontas afiadas de silício como sua "cabeça de impressão". O forro de polímero da mola permite que todas as pontas entrem em contato com a superfície de maneira uniforme e elimina a necessidade do uso de cantiléveres. Essencialmente, pontas duras estão flutuando em molas poliméricas macias, permitindo que materiais ou energia sejam entregues a uma superfície.

p O HSL oferece um método que produz padrões de alta qualidade de maneira rápida e econômica, com alta resolução e densidade. As matrizes de protótipo contendo 4, 750 pontas podem ser fabricadas pelo custo de uma única ponta com base em cantilever e feitas em massa, Mirkin disse.

p Mirkin e sua equipe demonstraram uma série de 4, 750 pontas de silício ultra-afiadas alinhadas sobre uma área de um centímetro quadrado, com matrizes maiores possíveis. Os padrões de recursos com resolução abaixo de 50 nanômetros podem ser feitos com o tamanho do recurso controlado pelo tempo de contato da ponta com o substrato.

p Eles produziram padrões de "escrita" com moléculas e mostraram que, à medida que as pontas empurram contra o substrato, o suporte flexível se comprime, indicando que as pontas estão em contato com a superfície e a escrita está ocorrendo. (As pontas de silicone não se deformam sob pressão.)

p "Eventualmente, devemos ser capazes de construir matrizes com milhões de canetas, onde cada caneta é acionada de forma independente, "Mirkin disse.

p Os pesquisadores também demonstraram a capacidade de usar hard-tip, litografia de molas suaves para transferir energia mecânica e elétrica para uma superfície.