p Cientistas de materiais da TU Darmstadt estão imprimindo nanopadrões em metais, uma tecnologia que pode dar às superfícies metálicas funcionalidade permanente, como um efeito de lótus ou propriedades de fricção reduzidas. p Um padeiro especializado em biscoitos Spekulatius comidos na Alemanha na época do Natal e Paul Braun, um aluno de doutorado do grupo de Metalurgia Física do Departamento de Materiais e Ciências da Terra da TU Darmstadt tem uma coisa em comum:os dois passam parte do tempo imprimindo desenhos em materiais - um na massa de biscoito; o outro em metal. Contudo, enquanto os animais, figuras, e os moinhos de vento normalmente estampados nos biscoitos de Natal são facilmente identificáveis, As impressões de Braun são muito pequenas para serem invisíveis a olho nu. Eles são moldados no metal por meio de um minúsculo carimbo feito de diamante do tamanho da ponta de uma agulha. "O diamante é perfeito para a tarefa", Braun explica, "pois é um material extremamente duro que é quase impermeável ao desgaste."

p Para poder ser usado para estampagem, o diamante é preso em um dispositivo especial, um assim chamado nanoindentador. Na realidade, os cientistas de materiais da TU Darmstadt geralmente usam o nanoindentador para finalidades diferentes, como testar a dureza, comportamento de fratura, e outras propriedades de vários materiais. Todos esses testes envolvem o uso de uma agulha de diamante que é pressionada no material que está sendo testado, em que uma força é aplicada e a profundidade de indentação é medida em nanoescala. Além disso, o dispositivo pode ser usado em combinação com um microscópio eletrônico de varredura (SEM) para estudar rachaduras de revestimentos finos durante o processo de indentação. O supervisor de doutorado da Braun, Dr. Karsten Durst, Professor de Metalurgia Física na TU Darmstadt, explica:"A ponta de diamante é pressionada a menos de 100 nanômetros na amostra durante esses testes, para que o nanoindentador possa ser usado para explorar camadas finas como teia de aranha. "

p Por muitos anos, ele conduziu o desenvolvimento desse método para fins de teste de materiais e agora o está usando para resolver novos problemas. Ele agora planeja usá-lo para a impressão em escala nano de superfícies de metal. Esta tecnologia, que os especialistas chamam de nanoimpressão, já está sendo usado em conjunto com polímeros, por exemplo, na fabricação de chips de plástico que incluem canais microscópicos e outras estruturas. Nem a gravação em relevo ou impressão de metal é algo novo em princípio, mas só foi usado em escalas muito maiores até agora, para coisas como a cunhagem de moedas. De acordo com Durst:"Estamos bem no início da nanoimpressão de superfícies metálicas, e ainda estamos analisando os princípios básicos dessa tecnologia ".

p Selos duros e finamente estruturados

p O primeiro passo é o desenvolvimento de carimbos adequadamente rígidos e bem estruturados. O aluno de doutorado Braun já teve sucesso na criação de vários deles, reaproveitando as pontas de diamante de um nanoindentador, para o qual ele viajou para Brno, na República Tcheca, para se encontrar com o fabricante de microscópio Tescan, que desenvolveram uma tecnologia especial de feixe de íons. Isso geralmente é usado para a preparação de amostras para exame por microscopia eletrônica. Braun, por outro lado, usou o feixe de íons focalizado para cortar a parte superior da sonda de diamante, para esculpir um pilar com os restos do diamante, e fresar o padrão desejado em sua superfície superior. Após o polimento final do feixe de íons, o selo estava pronto para uso.

p A próxima questão é:quais propriedades uma peça de metal precisa ter para formar com precisão a estrutura de superfície desejada. Como todo padeiro Spekulatius sabe, o sucesso do biscoito depende da consistência da massa. O mesmo se aplica, em princípio, para o processo de nanoimpressão:a microestrutura do metal deve ser correta para garantir que ele "flua" bem para o molde. Os cientistas em Darmstadt querem ser capazes de imprimir estruturas de apenas 50 nanômetros - isso é cerca de 1.500 vezes mais fino do que um cabelo humano! O problema:qualquer metal ou liga consistirá em uma infinidade de minúsculos, grãos bem embalados. Para a maioria dos metais e ligas convencionais, o diâmetro desses grãos mede bem acima de 1000 nanômetros. Isso significa, Contudo, que os metais convencionais de tamanho de grão resistirão a serem pressionados na forma de selo devido ao seu grande tamanho de grão. É por isso que Durst e seus colegas estão pesquisando a produção de metais de granulação mais fina, que se encaixará perfeitamente nos espaços vazios dos selos.