Os nanoengenheiros inventaram um nanorrobô esférico feito de sílica que foca a luz como uma lente de campo próximo para escrever padrões de superfície para dispositivos em nanoescala. Nesta imagem, as áreas vermelhas e roxas indicam onde a luz está sendo ampliada para produzir um padrão de trincheira em material sensível à luz. Os pesquisadores publicaram seu romance método de ‘litografia nanomotora’ recentemente na revista Nature Communications. Crédito:Laboratório de Nanobioeletrônica, Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs.
(Phys.org) - O que é necessário para fabricar dispositivos eletrônicos e médicos menores do que uma fração de um cabelo humano? Nanoengenheiros da Universidade da Califórnia, San Diego inventou recentemente um novo método de litografia em que robôs em nanoescala nadam sobre a superfície de material sensível à luz para criar padrões de superfície complexos que formam os sensores e componentes eletrônicos em dispositivos em nanoescala. Sua pesquisa, publicado recentemente no jornal Nature Communications , oferece uma alternativa mais simples e acessível para o alto custo e complexidade dos métodos atuais de nanofabricação, como a escrita por feixe de elétrons.
Liderado pelo distinto professor e presidente de nanoengenharia Joseph Wang, a equipe desenvolveu nanorrobôs, ou nanomotores, que são quimicamente alimentados, automotor e controlado magneticamente. Seu estudo de prova de conceito demonstra os primeiros nadadores nanorrobôs capazes de manipular a luz para padronização de superfície em nanoescala. A nova estratégia combina movimento controlado com foco de luz exclusivo ou habilidades de bloqueio de luz de robôs em nanoescala.
"Tudo o que precisamos é desses nanorrobôs autopropelidos e luz ultravioleta, "disse Jinxing Li, doutorando na Jacobs School of Engineering e primeiro autor. "Eles trabalham juntos como lacaios, movendo e escrevendo e são facilmente controlados por um simples ímã. "
Métodos de litografia de última geração, como a escrita por feixe de elétrons, são usados para definir padrões de superfície extremamente precisos em substratos usados na fabricação de microeletrônica e dispositivos médicos. Esses padrões formam os sensores de funcionamento e os componentes eletrônicos, como transistores e interruptores nos circuitos integrados de hoje. Em meados do século 20, a descoberta de que os circuitos eletrônicos poderiam ser padronizados em um pequeno chip de silício, em vez de montar componentes independentes em um "circuito discreto muito maior, "revolucionou a indústria de eletrônicos e colocou em movimento a miniaturização de dispositivos em uma escala antes impensável.
Hoje, enquanto os cientistas inventam dispositivos e máquinas em nanoescala, há um novo interesse no desenvolvimento de tecnologias de manufatura não convencionais em nanoescala para produção em massa.
Li teve o cuidado de apontar que este método de litografia nanomotora não pode substituir completamente a resolução de ponta oferecida por um escritor de feixe eletrônico, por exemplo. Contudo, a tecnologia fornece uma estrutura para escrita autônoma de nanopadrões por uma fração do custo e da dificuldade desses sistemas mais complexos, que é útil para produção em massa. A equipe de Wang também demonstrou que vários nanorrobôs podem trabalhar juntos para criar padrões de superfície paralelos, uma tarefa que os escritores de feixes eletrônicos não podem realizar.
Uma imagem de microscópio de força atômica de um padrão de onda quadrada escrito por um robô nanofio em forma de haste para a fabricação de dispositivos em nanoescala. Crédito:Laboratório de Nanobioeletrônica, Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs.
A equipe desenvolveu dois tipos de nanorrobôs:um nanorrobô esférico feito de sílica que focaliza a luz como uma lente de campo próximo, e um nanorrobô em forma de haste feito de metal que bloqueia a luz. Cada um é autopropelido pela decomposição catalítica da solução de combustível de peróxido de hidrogênio. Dois tipos de recursos são gerados:trincheiras e cristas. Quando a superfície fotorresiste é exposta à luz ultravioleta, o nanorrobô esférico aproveita e amplia a luz, movendo-se para criar um padrão de trincheira, enquanto o nanorrobô em forma de bastão bloqueia a luz para construir um padrão de crista.
"Como microorganismos, nossos nanorrobôs podem controlar com precisão sua velocidade e movimento espacial, e se auto-organizam para atingir objetivos coletivos, " said professor Joe Wang. His group's nanorobots offer great promise for diverse biomedical, environmental and security applications.
