(PhysOrg.com) -- Uno skyline di Chicago è abbastanza abbagliante. Ora immagina 15, 000 di loro.

Un gruppo di ricerca della Northwestern University ha fatto proprio questo:disegno 15, 000 skyline identici con minuscoli fasci di luce che utilizzano un'innovativa tecnologia di nanofabbricazione chiamata litografia a penna (BPL).

Dettagli del nuovo metodo, che potrebbe fare per la nanofabbricazione ciò che la stampante desktop ha fatto per la stampa e il trasferimento di informazioni, sarà pubblicato il 1 agosto dalla rivista Nanotecnologia della natura .

La tecnologia Northwestern offre un mezzo per realizzare e prototipare circuiti in modo rapido ed economico, optoelettronica e diagnostica medica e promette molte altre applicazioni nell'elettronica, industrie della fotonica e delle scienze della vita.

"Si tratta di miniaturizzazione, " ha detto Chad A. Mirkin, George B. Rathmann Professore di chimica al Weinberg College of Arts and Sciences e direttore dell'International Institute for Nanotechnology della Northwestern. "Il trasferimento rapido e su larga scala di informazioni guida il mondo. Ma gli strumenti convenzionali di micro e nanofabbricazione per realizzare strutture sono molto costosi. Stiamo cercando di cambiarlo con questo nuovo approccio alla fotolitografia e al nanopatterning".

Usando la litografia a penna, i ricercatori hanno modellato 15, 000 repliche dello skyline di Chicago (con la Willis Tower e il John Hancock Center) contemporaneamente in circa mezz'ora. Quindicimila minuscole penne depositano gli skyline su centimetri quadrati di spazio. Tecnologie convenzionali di nanopattering, come la litografia a fascio di elettroni, consentono di realizzare strutture altrettanto piccole ma hanno un throughput intrinsecamente basso e non consentono di eseguire nanofabbricazioni su grandi aree.

Ogni motivo dello skyline è composto da 182 punti, con ogni punto di circa 500 nanometri di diametro, come ogni punta di penna. Il tempo di esposizione alla luce per ogni punto era di 20 secondi. L'attuale metodo consente ai ricercatori di realizzare strutture fino a 150 nanometri, ma i perfezionamenti dell'architettura della penna probabilmente aumenteranno la risoluzione al di sotto dei 100 nanometri. (Anche se non riportato sul giornale, i ricercatori hanno creato una serie di 11 milioni di penne in un'area di pochi centimetri quadrati.)

La litografia a penna a fascio è il terzo tipo di "penna" nell'arsenale di nanofabbricazione di Mirkin. Ha sviluppato la litografia a penna polimerica (PPL) nel 2008 e la nanolitografia Dip-Pen (DPN) nel 1999, entrambi forniscono materiali chimici su una superficie e da allora sono stati commercializzati in strumenti di nanofabbricazione a livello di ricerca che sono ora utilizzati in 23 paesi in tutto il mondo.

Come PPL, La litografia a penna a fascio utilizza una serie di minuscole penne fatte di un polimero per stampare modelli su grandi aree con risoluzione da nanoscopica a macroscopica. Ma invece di usare un "inchiostro" di molecole, BPL disegna motivi usando la luce su un materiale fotosensibile.

Ogni penna ha la forma di una piramide, con la punta come punta. I ricercatori rivestono le piramidi con uno strato molto sottile d'oro e poi rimuovono una piccola quantità di oro da ciascuna punta. Le grandi cime aperte delle piramidi (il lato posteriore dell'array) sono esposte alla luce, e le piramidi placcate in oro incanalano la luce sulle punte. Da ogni punta esce un sottile raggio di luce, dove l'oro è stato rimosso, esponendo il materiale fotosensibile in ogni punto. Ciò consente ai ricercatori di stampare modelli con grande precisione e facilità.

"Un altro vantaggio è che non dobbiamo usare tutte le penne contemporaneamente:possiamo spegnerne alcune e accenderne altre, " disse Mirkin, che è anche professore di medicina e professore di scienza dei materiali e ingegneria. "Poiché le cime delle piramidi sono su microscala, possiamo controllare ogni singolo suggerimento."

La litografia a penna a fascio potrebbe portare allo sviluppo di una sorta di stampante desktop per la nanofabbricazione, dando ai singoli ricercatori un grande controllo sul loro lavoro.

"Un tale strumento consentirebbe ai ricercatori delle università e dell'industria elettronica di tutto il mondo di prototipare rapidamente - e possibilmente produrre - dispositivi e sistemi elettronici ad alta risoluzione direttamente in laboratorio, " Ha detto Mirkin. "Vogliono testare i loro schemi immediatamente, non dover aspettare che una terza parte produca prototipi, che è quello che succede adesso".