p A litografia de nanoimpressão ultravioleta (UV-NIL) é uma técnica de fabricação para a produção de nanoestruturas usando resina curável por UV. Uma de suas principais vantagens é sua simplicidade absoluta; UV-NIL consiste essencialmente em derramar uma resina líquida sobre um molde nanoestruturado, fazendo a resina solidificar usando irradiação UV, e, em seguida, liberando-o do molde. O resultado é um polímero sólido com uma nanoestrutura inversa da do molde. Usando esta técnica, uma grande variedade de dispositivos funcionais e filmes finos podem ser feitos para aplicações em campos como ótica, eletrônicos, cuidados de saúde, pesquisa em biologia, e células solares, para citar apenas alguns. p É seguro dizer que a peça de equipamento mais valiosa em todo o processo UV-NIL é o molde mestre. Para fazer com que durem mais, moldes de réplica feitos do molde mestre são feitos e usados ​​para a produção em massa de dispositivos nanoestruturados. Contudo, esses moldes de réplica não são tão duráveis ​​quanto o molde mestre, e geralmente começam a mostrar sinais macroscópicos de desgaste após alguns milhares de impressões. Infelizmente, ainda não existe um método confiável e padrão para prever a vida útil dos moldes de réplica.

p Em um estudo recente publicado em Nanomateriais , pesquisadores da Tokyo University of Science e Autex Inc., Japão, surgiu com uma estratégia inteligente para dizer quando um molde de réplica irá quebrar. Eles conseguiram fazer isso observando as gotas de água colocadas no topo de um molde com um padrão de linhas paralelas espaçadas e observando como a aderência das gotas muda à medida que o molde se desgasta e distorce com o uso.

p Mas como funciona esse método? As gotículas de líquido que repousam sobre uma superfície têm uma propriedade mensurável chamada ângulo de contato, que é o ângulo em que o líquido encontra o sólido na interface. Este ângulo é facilmente mensurável usando sistemas comerciais baseados em câmeras.

p Agora, em um molde nanoestruturado com linhas paralelas (ranhuras), o ângulo de contato da água exibe anisotropia, o que significa que varia em diferentes direções. Mais especificamente, uma gota de água colocada em um molde original com ranhuras paralelas se espalhará ao longo da direção das ranhuras mais do que na direção perpendicular às ranhuras. Contudo, os pesquisadores notaram que, à medida que o molde se desgasta com o uso repetido, o ângulo de contato muda de maneira diferente ao longo de cada direção. O professor Jun Taniguchi, da Universidade de Ciência de Tóquio, explica:"À medida que o número de usos do molde aumenta, o ângulo de contato ao longo da direção paralela às ranhuras diminui linearmente. Em contraste, o ângulo de contato ao longo da direção perpendicular diminui muito mais rapidamente no início e depois permanece em um valor mínimo constante. Descobrimos que os moldes tendiam a apresentar defeitos quase exatamente quando o número de repetições tornava os ângulos de contato iguais em ambas as direções. "

p Os pesquisadores verificaram seu método usando moldes com diferentes larguras de ranhura, e os resultados foram mantidos (veja a figura anexa). Isso significa que é possível fazer previsões precisas sobre a vida útil restante de um molde com ranhuras paralelas por meio de um processo simples. Primeiro, verifique se o ângulo de contato na direção perpendicular atingiu um valor mínimo estável. Então, calcule a função de linha decrescente com os valores armazenados para o ângulo de contato ao longo da direção paralela. Finalmente, calcule o número de usos após os quais esta linha cruzará o valor mínimo; o molde provavelmente vai quebrar em torno desse número.

p Esta abordagem simples será útil para determinar a vida útil esperada dos moldes para UV-NIL. "Embora nosso método seja aplicável apenas a moldes com ranhuras paralelas, pode ser usado para avaliar a durabilidade dos próprios materiais do molde; a vida útil prevista de um material de molde se aplica a praticamente qualquer forma, "comenta o Sr. Shin Hiwasa da Autex Inc. Geral, este estudo preenche uma lacuna de conhecimento importante em UV-NIL, reduzindo seus custos associados, fornecendo uma maneira fácil de prever quando os moldes se desgastarão.

p A estratégia proposta tornará esta técnica de nanoimpressão mais acessível e confiável, fomentando sua adoção tanto em pesquisas quanto em aplicações para a vida cotidiana.