p Pesquisadores da Escola de Engenharia Cockrell da Universidade do Texas em Austin resolveram um problema de micro e nanofabricação - como rapidamente, manuseie partículas minúsculas com cuidado e precisão, o que permitirá aos pesquisadores construir máquinas minúsculas com mais facilidade, sensores biomédicos, computadores ópticos, painéis solares e outros dispositivos. p Eles desenvolveram um dispositivo e uma técnica, chamada litografia de caneta de bolha, que pode lidar com nanopartículas de forma eficiente, as pequenas peças de ouro, silício e outros materiais usados ​​na nanofabricação. O novo método depende de microbolhas para inscrever, Ou escreva, nanopartículas em uma superfície.

p O interesse dos pesquisadores em nanopartículas, que têm entre 1 e 100 nanômetros de tamanho, cresceu rapidamente devido à sua versatilidade e resistência. Algumas nanopartículas têm propriedades ópticas úteis para a eletrônica. Outros têm a capacidade de absorver energia solar. Em aplicações biomédicas, nanopartículas podem servir como transportadores de drogas ou agentes de imagem.

p Mas trabalhar com essas partículas mantendo suas propriedades e funções intactas pode ser difícil. E os métodos de litografia existentes, que são usados ​​para gravar ou padronizar materiais em um substrato, não são capazes de fixar nanopartículas em um local específico com controle preciso e arbitrário.

p Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor assistente de engenharia do Texas Yuebing Zheng inventou uma maneira de lidar com essas pequenas partículas e travá-las na posição sem danificá-las. Usando microbolhas para transportar suavemente as partículas, a técnica de litografia com caneta de bolha pode organizar rapidamente as partículas em várias formas, tamanhos, composições e distâncias entre nanoestruturas. Esse controle avançado é a chave para aproveitar suas propriedades. O time, que inclui o professor associado da Cockrell School Deji Akinwande e o professor Andrew Dunn, descrever seu dispositivo patenteado e técnica em um artigo publicado na edição de 13 de janeiro de Nano Letras .

p Usando seu dispositivo de caneta de bolha, os pesquisadores focam um laser sob uma folha de nanoislands de ouro (ilhas em nanoescala) para gerar um ponto de acesso que cria uma microbolha de água vaporizada. A bolha atrai e captura uma nanopartícula por meio de uma combinação de pressão de gás, tensão térmica e superficial, adesão superficial e convecção. O laser então direciona a microbolha para mover a nanopartícula em um local na superfície. Quando o laser é desligado, a microbolha desaparece, deixando a partícula na superfície. Se necessário, os pesquisadores podem expandir ou reduzir o tamanho da microbolha aumentando ou diminuindo a potência do feixe de laser.

p "A capacidade de controlar uma única nanopartícula e fixá-la em um substrato sem danificá-la pode abrir grandes oportunidades para a criação de novos materiais e dispositivos, "Zheng disse." A capacidade de organizar as partículas ajudará a avançar uma classe de novos materiais, conhecidos como metamateriais, com propriedades e funções que não existem nos materiais naturais atuais. "

p A técnica pode ser especialmente útil para a ciência e a medicina porque os pesquisadores seriam capazes de controlar as células com precisão, material biológico, bactérias ou vírus para estudo e teste, Zheng acrescentou.

p Além disso, litografia de caneta de bolha pode alavancar um programa de software de design da mesma forma que uma impressora 3-D, para que possa depositar nanopartículas em tempo real em um padrão ou design pré-programado. Os pesquisadores foram capazes de escrever o símbolo UT Austin Longhorn e criar uma forma de cúpula a partir de contas de nanopartículas.

p Em comparação com outros métodos de litografia existentes, litografia com caneta de bolha tem várias vantagens, Zheng diz. Primeiro, a técnica pode ser usada para testar protótipos e ideias para dispositivos e materiais mais rapidamente. Segundo, a técnica tem potencial para larga escala, fabricação de baixo custo de nanomateriais e dispositivos. Outras técnicas de litografia requerem mais recursos e um ambiente de sala limpa.

p Zheng diz que espera avançar na litografia com caneta-bolha, desenvolvendo uma técnica de processamento de feixe múltiplo para a produção de nanomateriais e nanodispositivos em nível industrial. Ele também planeja desenvolver uma versão portátil da técnica que funciona como um telefone celular para uso em prototipagem e diagnóstico de doenças.

p Esta pesquisa recebeu financiamento do Prêmio Beckman Young Investigator.