Nella sua conferenza del 1959 There's Plenty of Room at the Bottom, il fisico statunitense Richard Feynman ha posto la domanda:"Perché non possiamo scrivere gli interi 24 volumi dell'Enciclopedia Britannica sulla capocchia di uno spillo?" Da allora, gli scienziati hanno fatto grandi progressi nel nascente campo della nanotecnologia e, tra questi, la lettura e la scrittura di caratteristiche su scala atomica.

Tecniche attuali per modellare le caratteristiche su scala atomica, però, sono stati limitati dalla loro capacità di replicare i colori o le informazioni in scala di grigi. Joel Yang dell'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering e collaboratori hanno ora sviluppato una tecnica di patterning che produce una riproduzione fedele delle immagini in scala di grigi con una precisione fino a decine di micrometri.

Le tecniche convenzionali di micro-patterning si basano tipicamente sulla stampa a mezzitoni, per cui la luminosità dell'immagine è generata variando la densità degli elementi monocromatici. La tecnica di Yang considera questi elementi come "nanopost" - pali di soli dieci nanometri di dimensione - che sono disposti in uno dei 17 possibili modelli o "sfumature". Quindi produce riproduzioni fedeli di immagini in scala di grigi utilizzando queste 17 tonalità in mano.

Come prova di principio, i ricercatori hanno replicato i modelli di un'immagine di prova (nella foto) su un'area di 40 micrometri quadrati. Nella regione più densa, la separazione tra i singoli punti era di soli 10 nanometri.

La tecnica dei mezzitoni era stata utilizzata in precedenza per creare micrografie ottiche in scala di grigi. Però, Yang e colleghi hanno ora spinto l'approccio nel regno della microscopia elettronica:"La nostra tecnica utilizza un metodo di litografia a fascio di elettroni con una delle migliori risoluzioni, permettendoci di creare immagini in scala di grigi altamente miniaturizzate, ” spiega Yang. "Il metodo dovrebbe essere utile per creare immagini che possono essere viste al microscopio ottico e potrebbe aprire nuove strade all'aggiunta di colori alle immagini".

Yang e il suo team hanno immaginato diversi usi delle immagini miniaturizzate, Per esempio, nelle caratteristiche anticontraffazione ai dispositivi nanofotonici. “Ma soprattutto, queste sono immagini suggestive, "dice Yang. Infatti, una delle immagini - una miniaturizzazione di 4000 volte della mezzatinta Dewdrop di M. C. Escher - ha vinto il Grand Prize Award dell'International Conference on Electron lo scorso anno, ione, e conferenza Photon Beam Technology and Nanofabrication (EIPBN). "Vincere quel premio è stata un'esperienza entusiasmante soprattutto perché è stata presentata da una comunità di esperti di nanofabbricazione", dice Yang. "Uno che fissa abbastanza lo schermo di un microscopio elettronico a scansione apprezzerebbe l'intrigo e la bellezza estetica di queste micrografie. È raro vedere un'immagine al microscopio elettronico a scansione di una persona fotorealistica che ti fissa dal nanomondo. "