Лазерный мир

Исследователи из Техасского университета в Остине разработали новую пузырьковую литографическую технологию (bubble-pen lithography), которая при помощи микропузырьков может «писать» на поверхности, используя в качестве чернил наночастицы из кремния, золота и других материалов, размерами от 1 до 100 нанометров.

Практическое внедрение этой технологии позволит более простым способом создавать крошечные механизмы, биомедицинские датчики, элементы оптических компьютеров, солнечные батареи и другие устройства.

Illustration of the bubble-pen pattern-writing process using an optically controlled microbubble on a plasmonic substrate. The small blue spheres are colloidal nanoparticles. (credit: Linhan Lin et al./Nano Letters)

Существующие литографические технологии, которые используются для нанесения слоев определенных материалов на основание, не способны оперировать наночастицами, устанавливая их строго в заданное положение, разрешающая способность таких технологий ограничена так называемым оптическим дифракционным пределом. Кроме этого, технологические литографические машины достаточно дороги, громоздки и требуют их установки в специальных «чистых» помещениях.

Experimental bubble-pen-lithography setup. A focused laser beam generates and positions a microbubble on a plasmonic substrate. A colloidal nanoparticle is dragged toward the microbubble, trapped on the bubble/water interface, and eventually immobilized on the substrate in the desired location. (credit: Linhan Lin et al./Nano Letters)

Разработанная технология пузырьковой литографии полностью свободна от вышеперечисленных недостатков. Под управлением программы, использующей данные, подготовленные в другой специализированной CAD-программе, пузырьковая литографическая установка способна нанести слой наночастиц на необходимое место, делая это способом, похожим на работу трехмерного принтера. Путем фокусировки луча лазера на заданной точке пространства, в этой точке создается горячая область, в которой, в свою очередь, возникает микроскопический пузырек из водяного пара. Силы теплового и поверхностного натяжения, конвекция, перепады давления и другие эффекты от присутствия пузырька привлекают к нему наночастицы из окружающего пространства.

После этого лазер, действуя как оптический пинцет, передвигает микропузырь с «прилипшими» к нему наночастицами в нужную точку пространства и выключается. Микропузырь исчезает, а наночастицы оседают на поверхности материала основания. В случае необходимости размер пузыря может быть увеличен или уменьшен путем изменения мощности луча лазера, что позволяет увеличивать точность позиционирования, регулировать размеры захватываемых пузырем наночастиц и другие параметры процесса.

Такая технология может оказаться очень полезной в области биомедицины, давая исследователм в руки способ управления перемещениями клеток, бактерий, вирусов и других биологических материалов для их исследований и испытаний новых лекарственных препаратов. Кроме этого, при помощи технологии пузырьковой литографии можно будет быстро и недорого изготавливать опытные образцы наномеханизмов и наноматериалов, которые затем пойдут в массовое производство.

А в скором времени ученые из Техаса собираются создать миниатюрную версию устройства пузырьковой литографии, размер которой будет сопоставим с размером мобильного телефона. Это портативное устройство можно будет использовать в экспресс-диагностике некоторых видов заболеваний и для изготовления опытных образцов различных наноустройств.

Источник (анг): ‘Bubble pen’ can precisely write patterns with nanoparticles as small as 1 nanometer

Перевод: http://www.dailytechinfo.org/