Los investigadores de la Escuela de Ingeniería Cockrell de la Universidad de Texas en Austin han resuelto un problema en micro y nanofabricación, cómo manejar rápida, suave y precisamente las partículas pequeñas, que permitirá a los investigadores construir más fácilmente máquinas pequeñas,sensores biomédicos, computadoras ópticas, paneles solares y otros dispositivos.
Han desarrollado un dispositivo y una técnica, llamada litografía con pluma de burbuja, que puede manejar de manera eficiente las nanopartículas: las pequeñas piezas de oro, silicio y otros materiales utilizados en la nanofabricación. El nuevo método se basa en microburbujas para inscribir o escribir nanopartículasen una superficie
El interés de los investigadores en las nanopartículas, que tienen un tamaño de entre 1 y 100 nanómetros, ha crecido rápidamente debido a su versatilidad y resistencia. Algunas nanopartículas tienen propiedades ópticas que son útiles para la electrónica. Otras tienen la capacidad de absorber energía solar. En biomédicoaplicaciones, las nanopartículas pueden servir como portadores de drogas o agentes de imagen.
Pero trabajar con estas partículas manteniendo intactas sus propiedades y funciones puede ser difícil. Y los métodos de litografía existentes, que se utilizan para grabar o modelar materiales en un sustrato, no son capaces de fijar nanopartículas en una ubicación específica con un control preciso y arbitrario.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor asistente de ingeniería de Texas, Yuebing Zheng, ha inventado una forma de manejar estas pequeñas partículas y bloquearlas en su posición sin dañarlas. Usando microburbujas para transportar suavemente las partículas, la técnica de litografía con bolígrafo puede organizar rápidamente las partículas envarias formas, tamaños, composiciones y distancias entre nanoestructuras. Este control avanzado es clave para aprovechar sus propiedades. El equipo, que incluye al profesor asociado de la Escuela Cockrell, Deji Akinwande y al profesor Andrew Dunn, describe su dispositivo y técnica patentados en un artículo publicado en enero.13 edición de Nano letras .
Usando su dispositivo de bolígrafo, los investigadores enfocan un láser debajo de una lámina de nanoislands de oro islas de nanoescala para generar un punto de acceso que crea una microburbuja de agua vaporizada. La burbuja atrae y captura una nanopartícula a través de una combinación de presión de gas, tensión térmica y superficial, adhesión superficial y convección. El láser dirige la microburbuja para mover la nanopartícula en un sitio en la superficie. Cuando se apaga el láser, la microburbuja desaparece, dejando la partícula en la superficie. Si es necesario, elLos investigadores pueden expandir o reducir el tamaño de la microburbuja aumentando o disminuyendo la potencia del rayo láser.
"La capacidad de controlar una sola nanopartícula y fijarla a un sustrato sin dañarla podría abrir grandes oportunidades para la creación de nuevos materiales y dispositivos", dijo Zheng. "La capacidad de organizar las partículas ayudará a avanzar en una clasede nuevos materiales, conocidos como metamateriales, con propiedades y funciones que no existen en los materiales naturales actuales ".
La técnica podría ser especialmente útil para la ciencia y la medicina porque los investigadores podrían controlar con precisión las células, el material biológico, las bacterias o los virus para su estudio y prueba, agregó Zheng.
Además, la litografía con bolígrafo puede aprovechar un programa de software de diseño de la misma manera que una impresora 3-D, por lo que puede depositar nanopartículas en tiempo real en un patrón o diseño preprogramado. Los investigadores pudieron escribir el UTSímbolo Austin Longhorn y cree una forma de domo con cuentas de nanopartículas.
Zheng dice que, en comparación con otros métodos de litografía existentes, la litografía con bolígrafo tiene varias ventajas. Primero, la técnica se puede usar para probar prototipos e ideas para dispositivos y materiales más rápidamente. Segundo, la técnica tiene el potencial deescala, fabricación de bajo costo de nanomateriales y dispositivos. Otras técnicas de litografía requieren más recursos y un ambiente de sala limpia.
Zheng dice que espera avanzar en la litografía con bolígrafo mediante el desarrollo de una técnica de procesamiento de haces múltiples para la producción a nivel industrial de nanomateriales y dispositivos nano. También está planeando desarrollar una versión portátil de la técnica que funcione como un teléfono móvil para usaren prototipos y diagnóstico de enfermedades.
Esta investigación recibió fondos del Premio Beckman Young Investigator.
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Materiales proporcionados por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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