I dispositivi più piccoli della larghezza di un capello umano sono fondamentali per le tecnologie per la somministrazione di farmaci, semiconduttori, e produzione di carburante. Ma gli attuali metodi per fabbricare queste micro e nanostrutture possono essere costosi e dispendiosi.

I ricercatori dell'Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) hanno fabbricato un nuovo fondotinta in vetro e diamante sintetico che può essere utilizzato per creare minuscole micro e nanostrutture. Questo nuovo substrato è a basso costo e lascia scarti minimi, dicono i ricercatori, in uno studio pubblicato su Diamante e materiali correlati .

"Abbiamo passato gli ultimi due decenni a buttare via la plastica, " disse Stoffel Janssens, il primo autore dello studio, e membro di Matematica dell'OIST, Meccanica, e Materiali. "Con materiali sostenibili come il diamante e il vetro, stiamo riducendo al minimo gli impatti ambientali negativi".

Costruire una Nanostruttura

Gli attuali processi in atto per la fabbricazione di micro e nanodispositivi possono essere costosi e inefficienti. diamante sintetico, che ha la stessa struttura chimica del diamante naturale, è resistente, a basso costo e sostenibile, e il vetro è versatile ed elettricamente isolante; le tecnologie che combinano i due sono promettenti.

I ricercatori hanno fatto le loro fondamenta usando l'incisione su vetro, un processo che si basa sull'acido per ridurre una lastra di vetro a uno spessore di 50 micrometri (circa la lunghezza di una tipica cellula del corpo umano). Janssens e i suoi collaboratori, Professor Eliot Fried, David Vázquez-Cortés, Alessandro Giussani, e James Kwiecinski, usato un laser per perforare cavità, circa 40 micrometri di diametro e profondità, in un lato della lastra di vetro.

Prossimo, gli scienziati hanno coltivato un film di diamante nanocristallino dello spessore di 175 nanometri sull'altro lato del vetro e hanno trasformato le cavità perforate in piccoli canali sigillati con diamante sospeso. La combinazione di diamante e vetro crea una struttura trasparente in cui gli scienziati possono crescere e visualizzare le cellule viventi.

"Durante questo processo di fabbricazione, il vetro può facilmente diventare ruvido e opaco, " ha detto Janssens. "Ci sono così tante piccole cose che possono andare storte; abbiamo apportato molte modifiche per ottimizzare il nostro processo."

Andando avanti, Janssens spera di creare film di diamante porosi su misura per fornire farmaci specifici. I ricercatori hanno depositato un brevetto per la nuova fondazione e ne stanno esplorando il potenziale commerciale.

"Questo tipo di ricerca può essere fatto solo attraverso gli sforzi combinati di ricercatori con background diversi, " ha detto Fried. "L'interdisciplinarietà dell'OIST e il suo ambiente collaborativo hanno reso possibile il nostro lavoro".