Un team francese di nanorobotica dell'Istituto Femto-ST di Besançon, Francia, assemblato un nuovo sistema di microrobotica che spinge in avanti le frontiere delle nanotecnologie ottiche. Combinando diverse tecnologie esistenti, la nanofabbrica μRobotex costruisce microstrutture in una grande camera a vuoto e fissa i componenti sulle punte delle fibre ottiche con precisione nanometrica. La costruzione della microcasa, riportato in Journal of Vacuum Science and Technology A , dimostra come i ricercatori possono far progredire le tecnologie di rilevamento ottico quando manipolano pistole ioniche, fasci di elettroni e pilotaggio robotico finemente controllato.

Fino ad ora, le tecnologie lab-on-fiber non avevano attuatori robotici per il nanoassemblaggio, quindi lavorare su questa scala ha impedito agli ingegneri di costruire microstrutture. Questa innovazione consente di installare elementi di rilevamento miniaturizzati sulle punte delle fibre in modo che gli ingegneri possano vedere e manipolare diversi componenti. Con questo avanzamento, fibre ottiche sottili come capelli umani possono essere inserite in luoghi inaccessibili come motori a reazione e vasi sanguigni per rilevare livelli di radiazioni o molecole virali.

"Per la prima volta siamo stati in grado di realizzare modelli e assemblaggi con meno di 2 nanometri di precisione, che è un risultato molto importante per la comunità della robotica e dell'ottica, " ha detto Jean-Yves Rauch, un autore sulla carta.

Gli ingegneri francesi hanno combinato tutti i componenti tecnologici per il nanoassemblaggio:un fascio di ioni focalizzato, un sistema di iniezione di gas e un minuscolo robot manovrabile, in una camera a vuoto, e installato un microscopio per visualizzare il processo di assemblaggio. "Abbiamo deciso di costruire la microcasa sulla fibra per dimostrare che siamo in grado di realizzare questi assemblaggi di microsistemi su una fibra ottica con elevata precisione, " ha detto Rauch.

Costruire una microcasa è come fare un dado gigante con un pezzo di carta, ma il nanoassemblaggio richiede strumenti più sofisticati. Il fascio di ioni focalizzato viene utilizzato come forbici per tagliare o incidere la "carta" della membrana di silice della casa. Una volta che le pareti si piegano in posizione, sulla pistola ionica è selezionata un'impostazione di potenza inferiore, e il sistema di iniezione del gas fissa i bordi della struttura in posizione. Il fascio di ioni a bassa potenza e l'iniezione di gas poi spruzzano delicatamente un motivo a tegole sul tetto, un dettaglio che sottolinea la precisione e la flessibilità del sistema.

In questo processo, la pistola ionica doveva concentrarsi su un'area di soli 300 micrometri per 300 micrometri per sparare ioni sulla punta della fibra e sulla membrana di silice. "È molto difficile pilotare il robot con elevata precisione in questo punto di incrocio tra i due raggi, " ha detto Rauch. Ha spiegato che due ingegneri hanno lavorato su più computer per controllare il processo. Molti passaggi sono già automatizzati, ma in futuro il team spera di automatizzare tutte le fasi robotiche di assemblaggio.

Ora, utilizzando il sistema μRobotex, questi ingegneri stanno costruendo microstrutture funzionalizzate per rilevare molecole specifiche attaccando le loro microstrutture su fibre ottiche. Il team di nanorobotica spera di spingere ulteriormente i limiti della tecnologia, costruendo strutture più piccole e fissandole su nanotubi di carbonio, solo 20 nanometri a 100 nanometri di diametro.