211service.com
Nuoroda į dizainerių nanostruktūras
Naujas nanolitografijos metodas galėtų sumažinti eksperimentinių kompiuterių lustų, skirtų elektronikos tyrimams, ir biomolekulių matricų, skirtų ląstelių biologijai, gamybos išlaidas. Metodas leidžia nusodinti smulkius medžiagų raštus arba juos iškirpti naudojant didelius silicio rašiklių rinkinius, pritvirtintus ant spyruoklių; ji sujungia galimybę modeliuoti savavališkus dizainus, turinčius nanoskalės ypatybių, su galimybe dirbti greitai ir palyginti dideliuose plotuose.
Nanodot dizainas: Taškai, sudarantys šį paveikslėlį, kuriame pavaizduota piramidė iš JAV dolerio banknoto, yra 150 nanometrų atstumu vienas nuo kito. Šių 30 x 33 mikrometrų dydžio piramidės vaizdų masyvas buvo pagamintas ant auksinės plėvelės naudojant naują nanolitografijos metodą.
Labiausiai paplitę nestandartinių nanostruktūrų kūrimo metodai yra panardinimo litografija, kuri apima molekulių nusodinimą naudojant atominės jėgos mikroskopo antgalį, ir elektronų pluošto litografija, kuri reiškia, kad jos pašalinamos elektronų pluoštais. Abu metodai leidžia tyrėjams realizuoti naujus projektus su nanoskopinėmis savybėmis, tačiau jie yra neįtikėtinai daug laiko ir brangūs.
Pastarąjį dešimtmetį Chadas Mirkinas , Šiaurės Vakarų universiteto chemijos profesorius, ieško būdų, kaip sumažinti nanoskalės gamybos sąnaudas ir laiką. Mirkinas 1999 m. išrado panardinamąją litografiją; 2008 m. jis sukūrė praktiškesnį metodą, naudodamas polimerinius rašiklius, o ne mikroskopo antgalius. Rašikliai yra pigesni nei mikroskopo antgaliai, su jais lengviau dirbti ir jie dirba didesniuose plotuose. Šios rašiklio matricos gali būti apipurškiamos skirtingais molekuliniais dažais ant jų galiukų ir pritvirtinamos prie skenuojančio zondo mikroskopo judančios rankos, kad būtų galima atsekti dizainus. Vis dėlto polimerinių rašiklių matricos nėra labai tinkamos nanodalelių ypatybių modeliavimui, nes rašiklio galiukas yra minkštas. Gali būti tik toks mažas, sako Mirkinas.
Dabar Mirkin sukūrė masyvą, kuris veikia panašiai, bet gali sukurti daug mažesnes funkcijas. Kai stumiami ant paviršiaus naudojant skenuojančio zondo mikroskopą, naujosios matricos, pagamintos iš kietų silicio antgalių, pritvirtintų prie elastingo polimero pagrindo, gali nusodinti molekules, kad susidarytų nanostruktūros, arba veikti kaip maži elektriniai kaltai, droždami medžiagą. Būtent šis kieto, smulkaus silicio antgalio ir apatinio polimero sluoksnio leidžiamo sluoksnio derinys užtikrina didesnę skiriamąją gebą. Mirkinas šį metodą vadina hard-tip, soft-spring litografija.
Šią savaitę žurnale Gamta Mirkin praneša, kad naudojo šį metodą, kad sukurtų modelius su mažesnėmis nei 50 nanometrų savybėmis. Vienoje demonstracijoje tyrėjai naudojo matricas, kad ant auksinių plėvelių JAV dolerio kupiūroje iškirptų 30 x 30 mikrometrų piramidės kopijas. Šių piramidžių centimetro kvadratinio ploto atspausdinimas užtruko apie 200 minučių. Jie taip pat atspausdino modelius naudodami biomolekules ir elektrines medžiagas.
Ši pažanga turi gerą galimybę pakeisti skenavimo zondo litografiją iš akademinės [naudojimo] į svarbią gamybos ir prototipų kūrimo įrankį, plačiai naudojamą puslaidininkių ir biotechnologijų pramonėje. Džozefas DeSimonas , Šiaurės Karolinos universiteto Chapel Hill chemijos profesorius.
Vienas iš galimų litografijos metodų taikymo būdų yra nedidelio skaičiaus specialių kompiuterių lustų gamyba, sako DeSimone. Didėja mažų lustų partijų, skirtų naujoms grandinės konstrukcijoms išbandyti, poreikis, taip pat specializuotų lustų, skirtų nišinėms reikmėms, ypač kariuomenėje, paklausa. Norint sukurti naują lustą, reikia sukurti naują kaukę, kuri būtų lygiavertė fotografijos negatyvui, naudojamam grandinėms ant plokštelės modeliuoti. DeSimone'as sako, kad yra didžiulis nepatenkintas poreikis gaminti lustus naudojant be kaukės.
Mirkinas sako, kad artimiausiu metu ląstelių biologai greičiausiai ras šios technikos pritaikymo savo laboratorijose. Šis metodas galėtų padėti jiems suprasti, kaip nanoskalės ląstelių sąveika kontroliuoja kamieninių ląstelių diferenciaciją ir vėžio plitimą visame kūne, sako jis. Taikant šį metodą, dideli masyvai gali būti padengti šimtais tūkstančių ląstelių, kad būtų gauta statistiškai reikšmingos informacijos apie tai, kaip jos reaguoja į šiuos erdvinio modelio cheminius signalus.
Milanas Mrksichas , Čikagos universiteto chemijos profesorius, teigia, kad nauja Mirkino litografijos technika gali įgalinti visiškai naujas tyrimų sritis. Pavyzdžiui, tai gali padėti atlikti naujus ląstelių adhezijos tyrimus. Biologai žino, kad ląstelės prisitvirtinimą prie paviršiaus lemia mažytės nanostruktūros, vadinamos židininiais sukibimais, kurių dydis skiriasi. Tai yra svarbu, nes nutrūkus ląstelių adhezijai vėžio ląstelė gali išsivaduoti iš naviko ir išplisti visame kūne. Mrksichas teigia, kad raštuotos matricos, pagamintos naudojant Mirkino techniką, gali parodyti ląstelių biologams, kaip židinio adhezijų dydis reguliuoja ląstelių elgesį.
Šis metodas turėtų atverti darbalaukio gamybos galimybes daug daugiau tyrinėtojų, sako Mirkinas. Paskambino įmonė Nano rašalas komercializavo ankstesnius litografijos metodus iš savo laboratorijos. Jis sako, kad universitetas greičiausiai išduos nanolitografijos metodą įmonei, nebūtinai Nano Ink. Mrksichas taip pat yra šios bendrovės mokslinėje patariamojoje taryboje.