Modello nanovuoto 2D-DNI. Credito:Università del Michigan
I ricercatori dell'Università del Michigan e della Seoul National University of Science and Technology hanno ideato un nuovo metodo per la produzione di dispositivi che richiedono particelle di micro e nanoscala di dimensioni e posizionamento precisi. La tecnica è adatta per un'ampia gamma di assemblaggi di oggetti su micro e nanoscala ed è utile per dispositivi elettronici e applicazioni biologiche.
"È molto difficile regolare le cose su scala microscopica e nanometrica. Vuoi che le particelle si trovino lì, e non lo faranno", ha affermato Jay Guo, capo progetto e professore di ingegneria elettrica e informatica. "Abbiamo trovato un modo per ordinare e localizzare grandi quantità di particelle e possiamo farlo in modo molto scalabile."
Con questa capacità, gli ingegneri sarebbero in grado di produrre e assemblare in modo più efficiente cristalli fotonici, dispositivi di filtrazione e test biologici, creare dispositivi di rilevamento più sensibili e molto altro ancora.
Guo ha lavorato nell'area della nanoproduzione per decenni, iniziando con il suo lavoro sulla litografia di nanoimprint roll-to-roll. È passato all'attuale metodologia di nanopatterning basandosi solo su un wafer di silicio affettato a causa della sua relativa semplicità e velocità.
Il nuovo metodo aggiunge una carica elettrica, che sembra fare la differenza.
Creazione del dispositivo microfluidico
L'obiettivo di questa ricerca era quello di ottenere uno strato di micro o nanoparticelle ordinate e di dimensioni simili che potessero essere integrate in un dispositivo con array ad alta densità. I metodi attuali per farlo tendono a essere noiosi mentre richiedono strutture complicate. Oppure sono più adatti per particelle che vanno da 10 a 100 micrometri, lasciando la separazione e lo smistamento delle particelle submicrometriche una sfida persistente.
Guo e il suo team internazionale di ricercatori, tra cui l'ex studente Prof. Jong G. Ok, hanno messo insieme un dispositivo microfluidico che ha raggiunto gli obiettivi desiderati utilizzando un metodo che è anche scalabile e relativamente a basso costo. Il team di Ok ha continuato a promuovere la tecnologia di iscrizione nel suo istituto in Corea.
Il cuore del dispositivo è un substrato appositamente progettato che cattura le particelle di una dimensione specifica in una disposizione ordinata. Per fare ciò, i ricercatori hanno prima creato rientranze, a forma di nanovuoti, in un substrato di policarbonato attraverso una tecnica di modellazione nota come nanoinscribing dinamico (DNI). I nanovuoti risultanti erano tutti della stessa dimensione.
Il substrato viene quindi rivestito con Al2O3 e sottoposto a carica positiva dopo essere stato immerso in una soluzione salina.
Figura 1. Il dispositivo microfluidico contiene una camera cellulare fluidica costituita da due vetrini trasparenti distanziati da un blocco di poli(dimetilsilossano) avente un canale a fessura. Il modello nanovuoto rivestito di ossido è montato sul fondo nella camera della cella fluidica e le particelle etichettate con fluorescenza vengono iniettate al microscopio a fluorescenza. Credito:Università del Michigan
La Figura 1 mostra l'impostazione del test, che consente alle particelle fluidiche di dimensioni submicroniche di entrare nel sistema e fluire sul substrato prima di uscire. Queste particelle sono caricate negativamente per aumentare la loro attrazione verso i nanovuoti caricati positivamente nel substrato. Sono state inoltre fornite etichette fluorescenti per un facile rilevamento.
Ci si potrebbe aspettare che la maggior parte delle particelle cada semplicemente sul fondo del fluido e si riposi sul substrato, ma non è quello che è successo.
Invece, solo quelli di una dimensione specifica riposavano nei nanovuoti. Nel sistema sono state iniettate particelle di tre dimensioni distinte:200 nm, 500 nm e 1.000 nm (o 1 + Esplora ulteriormente
