(PhysOrg.com) -- I ricercatori della Northwestern University hanno sviluppato una nuova tecnica per la rapida prototipazione di dispositivi e strutture su nanoscala che è così economica che una volta completata la "testina di stampa" può essere gettata via.

punta dura, La litografia soft-spring (HSL) riunisce in un unico metodo il meglio della litografia a scansione a sonda - alta risoluzione - e il meglio della litografia a penna polimerica - basso costo e facile implementazione.

HSL potrebbe essere utilizzato nei settori dell'elettronica (circuiti elettronici), diagnostica medica (chip genici e array di biomolecole) e farmaceutica (array per lo screening di candidati a farmaci), tra gli altri.

Per dimostrare le capacità del metodo, i ricercatori hanno duplicato la piramide sulla banconota da un dollaro USA e le parole circostanti circa 19, 000 volte a 855 milioni di punti per pollice quadrato. Ogni immagine è composta da 6, 982 punti. (Hanno riprodotto una rappresentazione bitmap della piramide, compreso l'"Occhio della Provvidenza".) Questo esercizio mette in evidenza la risoluzione al di sotto dei 50 nanometri e la scalabilità del metodo.

I risultati saranno pubblicati il ​​27 gennaio dalla rivista Natura .

"punta dura, la litografia soft-spring è per la litografia a scansione di sonda ciò che il rasoio usa e getta è per l'industria dei rasoi, " ha detto Chad A. Mirkin, l'autore senior del documento. "Questo è un importante passo avanti nella realizzazione della fabbricazione desktop che consentirà ai ricercatori del mondo accademico e industriale di creare e studiare al volo prototipi di nanostrutture".

Mirkin è il professore di chimica George B. Rathmann al Weinberg College of Arts and Sciences e professore di medicina, ingegneria chimica e biologica, ingegneria biomedica e scienza e ingegneria dei materiali e direttore dell'International Institute for Nanotechnology della Northwestern.

Le tecniche micro e nanolitografiche vengono utilizzate per creare modelli e costruire architetture superficiali di materiali su piccola scala.

Litografia con sonda a scansione, con la sua alta risoluzione e precisione di registrazione, attualmente è un metodo popolare per la costruzione di nanostrutture. Il metodo è, però, difficile da scalare e produrre copie multiple di un dispositivo o di una struttura a basso costo.

Le litografie a scansione di sonde si basano tipicamente sull'uso di cantilever come componenti del dispositivo di stampa. I cantilever sono leve microscopiche con punte, tipicamente utilizzato per depositare materiali sulle superfici in un esperimento di stampa. sono fragili, caro, ingombrante e difficile da implementare in un esperimento basato su array.

"Scalare architetture cantilever a basso costo non è banale e spesso porta a dispositivi difficili da gestire e limitati rispetto al campo di applicazione, " ha detto Mirkin.

punta dura, la litografia soft-spring utilizza un supporto in polimero morbido che supporta punte affilate in silicone come "testina di stampa". Il supporto in polimero a molla consente a tutte le punte di entrare in contatto con la superficie in modo uniforme ed elimina la necessità di utilizzare cantilever. Essenzialmente, le punte dure galleggiano su molle polimeriche, permettendo a materiali o energia di essere consegnati a una superficie.

HSL offre un metodo che produce in modo rapido ed economico modelli di alta qualità e con alta risoluzione e densità. Gli array prototipo contenenti 4, 750 punte possono essere fabbricate al costo di una singola punta a sbalzo e realizzate in massa, ha detto Mirkin.

Mirkin e il suo team hanno dimostrato una serie di 4, 750 punte in silicio ultra affilate allineate su un'area di un centimetro quadrato, con array più grandi possibili. È possibile realizzare modelli di caratteristiche con una risoluzione inferiore a 50 nanometri con dimensioni delle caratteristiche controllate dal tempo di contatto della punta con il substrato.

Hanno prodotto modelli di "scrittura" con molecole e hanno mostrato che quando le punte spingono contro il substrato il supporto flessibile si comprime, indicando che le punte sono a contatto con la superficie e si sta verificando la scrittura. (Le punte in silicone non si deformano sotto pressione.)

"Alla fine dovremmo essere in grado di costruire array con milioni di penne, dove ogni penna è azionata indipendentemente, " ha detto Mirkin.

I ricercatori hanno anche dimostrato la capacità di utilizzare hard-tip, litografia soft-spring per trasferire energia meccanica ed elettrica su una superficie.