(PhysOrg.com) -- Gli ingegneri dell'Università dell'Arizona hanno brevettato un processo che potrebbe portare al prossimo grande salto nella microelettronica, cambiando completamente il modo in cui vengono realizzati i microchip. Pierre Deymier, professore di scienze e ingegneria dei materiali, è uno dei membri della facoltà UA che ha inventato il processo.

Il prossimo passo è applicare la ricerca sui nanofili ai dispositivi e ai processi di produzione.

Gli ingegneri dell'Università dell'Arizona hanno brevettato un processo che potrebbe portare al prossimo grande salto nella microelettronica, cambiando completamente il modo in cui vengono realizzati i microchip.

La scoperta della bioingegneria brevettata dai ricercatori dell'UA College of Engineering viene utilizzata per costruire circuiti di cablaggio microscopici in rame isolato da proteine.

Attraverso una combinazione di processi biologici e deposizione chimica di rame, il team di ricerca ha creato minuscoli fili basati su proteine ​​chiamate microtubuli, alias MT.

Questi tubi hanno un diametro interno di 15 nanometri e un diametro esterno di 25 nanometri e possono raggiungere lunghezze di diversi micrometri. I globuli rossi hanno un diametro di circa 8 micrometri, una distanza in cui 320 MT potrebbero essere allineati da un lato all'altro.

Il componente chiave di questo brevetto (US 7, 862, 652 B2) è la capacità di depositare rame all'interno dei MT non conduttori per realizzare minuscoli fili isolati, disse Pierre Deymier, un professore di scienza e ingegneria dei materiali e uno dei membri della facoltà dell'UA che ha inventato il processo.

Deymier è anche direttore della School of Sustainable Engineered Systems. I co-inventori includono Ian Jongewaard, James Hoying, Roberto Guzman e Srini Raghavan.

In natura, Le MT segregano DNA e cromosomi in una cellula in divisione. Durante la mitosi (divisione cellulare) le MT crescono e si restringono, apparire e scomparire, come sono necessari. Iniziano a formarsi da una proteina del seme chiamata gamma tubulina, ha spiegato Deymier.

I ricercatori stampano le tubuline gamma sui punti del circuito in cui vogliono che inizino i fili, e stampare peptidi specifici sulle destinazioni dei fili. I peptidi sono filamenti di amminoacidi, gli elementi costitutivi delle proteine.

Più tubuli crescono, ma solo alcuni attaccano. Quando tutti i collegamenti sono stati completati, la soluzione in cui crescono le MT è cambiata, e quelli che non sono attaccati scompaiono.

Prossimo, i restanti MT vengono immersi in una soluzione di sali di rame. "La chiave è metallizzare l'interno dei microtubuli prima dell'esterno, " ha detto Deymier.

Un amminoacido chiamato istidina, che ha una forte affinità per il rame, si forma naturalmente all'interno dei tubuli, e da lì inizia il processo di metallizzazione. Temporizzando correttamente il ciclo del sale di rame, il rame si forma solo all'interno dei MT, con conseguente minuscoli fili isolati.

Una delle scoperte chiave è stata la scoperta di un processo di deposizione biologicamente benigno che non danneggiasse la funzione o la struttura della MT. Questo processo è stato sviluppato dal professor Srini Rahavan e dai suoi studenti del dipartimento di scienza e ingegneria dei materiali.

Le tradizionali tecnologie di produzione di semiconduttori stanno raggiungendo i limiti nella loro spinta verso funzionalità di chip sempre più piccole. L'assemblaggio biologico - crescita dal basso verso l'alto che imita il modo in cui vengono creati gli organismi viventi - offre i processi e il controllo necessari per formare strutture da atomi e molecole, disse Deymier.

Queste tecnologie bottom-up promettono di essere molto meno costose, Ha aggiunto. I nanofili basati su MT sono isolati naturalmente, dando ai progettisti più libertà di far passare i cavi l'uno sull'altro, qualcosa che non può essere fatto con le tracce di circuiti non isolati che si trovano nelle attuali tecniche di stampa dei chip, come la fotolitografia.

Oltre al loro uso nel collegamento di elementi circuitali di dimensioni molecolari, I nanofili basati su MT potrebbero essere usati per estrarre corrente dalle celle solari che imitano la fotosintesi, disse Deymier. Queste cellule fotografiche simili a piante includono proteine ​​vegetali sensibili alla luce che catturano fotoni e producono elettroni. I nanofili potrebbero essere usati per incanalare questi elettroni verso il mondo esterno.

Il prossimo passo è applicare questa ricerca sui nanofili ai dispositivi e ai processi di produzione. Deymier ha dichiarato:"Saremmo felici di vedere le persone concedere in licenza questa tecnologia per sviluppare processi di produzione di microchip o altri processi correlati".