p (Phys.org) - Pesquisadores suíços desenvolveram um estudo econômico, método rápido e reproduzível para imprimir estruturas minúsculas com um método de impressão simples. Agora eles estão planejando um spin-off. p Uma linha aparece no monitor e fica mais longa em segundos. Ele se curva em um ângulo reto, muda de direção várias vezes e cruza-se algumas vezes até que surja um emaranhado de linhas. Então a linha cresce mais lentamente, parece mais escuro, pára e escurece ainda mais em um ponto de tamanho consistente. Então continua:uma linha, outro ponto, linha, ponto, linha, ponto.

p O que pode soar um pouco como código Morse é na verdade uma demonstração de uma nova técnica que os pesquisadores da ETH-Zurich desenvolveram no Laboratório de Termodinâmica em Tecnologias Emergentes. O método permite que eles imprimam as menores estruturas em micro e nanoescala.

p Usando este método de impressão, partículas ultrafinas são transferidas para uma superfície a partir de um capilar de uma forma direcionada por meio de um campo elétrico. Dependendo de quanto tempo o material se acumula no mesmo local, a estrutura fica mais alta, produzindo uma nano-torre. Se o estudante de doutorado Patrick Galliker, que foi fundamental no desenvolvimento da impressora, permite que eles fiquem cada vez mais altos, eles podem ser vistos claramente tombando por causa de sua proximidade com o capilar. Para a demonstração, Galliker usa controles semelhantes aos encontrados em jogos de computador. Se os pesquisadores automatizarem a nanoimpressora usando um software especial, pode produzir as pequenas torres de forma autônoma, uniformemente e sem quaisquer linhas de conexão. Eles também podem fazer torres que são ligeiramente dobradas ou inclinam duas das torres uma contra a outra para formar uma espécie de pequeno arco, explica Galliker usando fotos que tirou das estruturas.

p A impressão ocorre com nanopartículas de uma ampla variedade de materiais que são colocadas em solventes. Durante a impressão, as nanopartículas se acumulam próximas umas das outras de acordo com as leis da física. O solvente evapora e as nanoestruturas, que pode ser menor que 100 nanômetros, estão prontos.

p Manipulando luz com nanoestruturas

p Os pesquisadores da ETH-Zurich prevêem uma ampla gama de aplicações possíveis para seu novo método. É apenas o bilhete para aplicações em óptica, eles explicam. Afinal, a luz interage de maneira diferente com nanoestruturas do que com objetos maiores. Superfícies que foram modificadas com nanoestruturas "manipulam a luz", como diz Galliker. Essas superfícies podem absorver, concentre-se e conduza a luz em vez de refleti-la. Atuando como mini-antenas, as estruturas minúsculas absorvem a luz, que cai em uma espécie de armadilha antes de ser conduzido idealmente para onde é necessário.

p Isso poderia ser usado para aumentar a eficiência das células solares de película fina, capturando a luz e canalizando-a diretamente para a camada ativa, por exemplo. Até agora, essas células solares não usavam toda a luz, pois refletiam parte dela e deixavam outra parte escapar sem uso. Trajes de camuflagem com tais superfícies são concebíveis, explica Dimos Poulikakos, professor de termodinâmica e chefe do grupo de pesquisa.

p Além disso, usando tais nanoestruturas, novos tipos de mais rápido, detectores e sensores mais seletivos e altamente sensíveis podem ser viáveis. As nanoestruturas também podem ser usadas em microscópios de luz especiais nos quais as nanopartículas aumentam a fluorescência, Poulikakos acrescenta, permitindo o menor dos objetos, como moléculas individuais, a ser observado. E, claro, a nanoimpressora pode ser empregada onde quer que o material precise ser aplicado em nanoescala de maneira direcionada, como na produção de microprocessadores modernos:imagine, uma CPU impressa no local!

p Método econômico e reproduzível

p Usando o novo método de impressão, as minúsculas estruturas podem ser aplicadas em diferentes superfícies de maneira rápida e reproduzível. É rápido porque a impressora pode ser programada de forma que o material seja aplicado exatamente onde for necessário. A remoção do excesso de material, como é necessário com outros métodos em micro e nanoescala, não é mais necessário, economizando recursos preciosos.

p Além disso, em comparação com métodos estabelecidos que desempenham uma função semelhante em uma nanoescala, a nova técnica é consideravelmente mais barata. Não precisa de instalações enormes ou salas limpas ultra-puras, temperaturas excessivamente altas ou taxas de pressão especiais. Ele funciona perfeitamente sem as etapas de vácuo laboriosas e demoradas de outra forma necessárias.

p Como resultado, o rendimento e o tamanho das superfícies impressas podem ser aumentados consideravelmente durante a produção industrial, diz Poulikakos. Adicionalmente, a prototipagem na menor escala pode ter um desempenho rápido e financeiramente eficiente. Tudo isso tornará o método consideravelmente mais econômico do que as alternativas já disponíveis.

p Spin-off nas cartas

p Os pesquisadores ainda têm muito trabalho pela frente. Por exemplo, eles gostariam de desenvolver uma cabeça de impressão contendo vários capilares endereçáveis ​​individualmente. Por um lado, tal abordagem levará a um aumento da taxa de transferência. Por outro lado, permitirá empilhar camadas de diferentes materiais umas sobre as outras, abrindo novos caminhos para produtos e projetos científicos futuros.

p De acordo com os pesquisadores, as perspectivas para o novo método são promissoras. Já foi depositado o pedido de patente e os primeiros interessados ​​da indústria já manifestaram interesse. Até mesmo a fundação de um spin-off está em preparação. Atualmente, os pesquisadores da ETH-Zurique estão envolvidos em vários projetos com outros cientistas que precisam de nanoestruturas que eles só seriam capazes de produzir ou adquirir por si próprios com grande custo.