(PhysOrg.com) -- Gli scienziati della Georgia Tech hanno sviluppato una tecnica nanolitografica in grado di produrre modelli ad alta risoluzione di almeno tre diverse sostanze chimiche su un singolo chip a velocità di scrittura fino a un millimetro al secondo. I nanopattern chimici possono essere progettati su misura con qualsiasi forma desiderata e hanno dimostrato di essere sufficientemente stabili da poter essere conservati per settimane e quindi utilizzati altrove. La tecnica, nota come Nanolitografia termochimica è dettagliata nell'edizione di dicembre 2009 della rivista Materiali funzionali avanzati . La ricerca ha applicazioni in numerosi campi scientifici, dall'elettronica alla medicina.

"Il punto di forza di questo metodo è proprio la possibilità di produrre a basso costo, modelli chimici ad alta risoluzione e ad alta densità su un campione che può essere consegnato in qualsiasi laboratorio in tutto il mondo, dove anche i non esperti in nanotecnologia possono immergere il campione nella soluzione desiderata e, Per esempio, creare nano-array di proteine, DNA o nanoparticelle, " disse Elisa Riedo, professore associato presso la School of Physics del Georgia Institute of Technology.

Concettualmente, la tecnica è sorprendentemente semplice. Utilizzando un microscopio a forza atomica (AFM), i ricercatori riscaldano una punta di silicio e la fanno scorrere su una sottile pellicola polimerica. Il calore della punta induce una reazione chimica locale sulla superficie del film. Questa reazione modifica la reattività chimica del film e lo trasforma da superficie inerte a superficie reattiva in grado di attaccare selettivamente altre molecole. Il team ha sviluppato la tecnica per la prima volta nel 2007. Ora hanno aggiunto alcune importanti novità che dovrebbero rendere la nanolitografia termochimica (TCNL) uno strumento estremamente utile per gli scienziati che lavorano su nanoscala.

"Abbiamo creato un modo per creare modelli indipendenti di più sostanze chimiche su un chip che può essere disegnato in qualsiasi forma tu voglia, "ha detto Jennifer Curtis, professore a contratto presso la Facoltà di Fisica.

Essere in grado di creare caratteristiche ad alta risoluzione di diverse sostanze chimiche in forme arbitrarie è importante perché alcune tecniche di nanolitografia sono limitate a una sola chimica, risoluzioni inferiori e/o forme fisse. Inoltre, La capacità di velocità di un millimetro al secondo di TCNL lo rende di ordini di grandezza più veloce della nanolitografia a immersione ampiamente utilizzata, che di routine orologi ad una velocità di 0,0001 millimetri al secondo per penna.

La ricerca è resa possibile dalle punte delle sonde AFM riscaldate che possono creare un punto caldo di pochi nanometri di diametro. Tali suggerimenti sono progettati e realizzati dal collaboratore Professor William King presso l'Università dell'Illinois, Urbana-Champaign. "La punta riscaldata consente di dirigere reazioni chimiche su nanoscala, " disse Re.

La nuova tecnica produce più modelli chimici sullo stesso chip utilizzando l'AFM per riscaldare un film polimerico e modificarne la reattività. Il chip viene quindi immerso in una soluzione, che consente prodotti chimici (ad esempio, proteine ​​o altri leganti chimici) nella soluzione per legarsi al chip sulle parti dove è stato riscaldato. L'AFM quindi riscalda il film in un altro punto. Il chip viene immerso in un'altra soluzione e ancora un'altra sostanza chimica può legarsi al chip.

Nella carta, gli scienziati mostrano che possono modellare l'ammina, tiolo, aldeide e biotina utilizzando questa tecnica. Ma in linea di principio TCNL potrebbe essere utilizzato per quasi tutte le sostanze chimiche. Il loro lavoro mostra anche che i modelli chimici possono essere utilizzati per organizzare i materiali funzionali in superficie, come proteine ​​e DNA.

"Il potere di questa tecnica è che in linea di principio può funzionare con quasi tutti i nano-oggetti chimici o chimicamente reattivi. Consente agli scienziati di disegnare molto rapidamente molte cose che possono poi essere convertite in un numero qualsiasi di cose diverse, che essi stessi possono legarsi selettivamente a un numero qualsiasi di altre cose. Così, non importa se sei interessato alla biologia, elettronica, medicina o chimica, TCNL può creare il pattern reattivo per legare ciò che scegli, " disse Seth Marder, professore alla Tech's School of Chemistry and Biochemistry e direttore del Center for Organic Photonics and Electronics.

Inoltre, TCNL consente di eseguire la scrittura chimica in una posizione con il modello di nano-oggetti in un'altra, in modo che gli scienziati che non sono esperti nello scrivere modelli chimici su scala nanometrica possano ancora attaccarvi i loro oggetti. È la stabilità della tecnica che lo rende possibile.

"Una volta disegnato il modello, è molto stabile e non reattivo. Abbiamo dimostrato che puoi averlo per più di un mese, toglilo e immergilo e si legherà ancora, " disse Riedo.

"Mi piacerebbe pensare che tra diversi anni le persone avranno accesso a uno strumento TCNL che consentirà loro di fare questo modello in un posto come Georgia Tech, è molto meno costoso del tipo di strumenti di nanolitografia che attualmente utilizziamo nella nostra camera bianca, " ha detto Marda.