Похожие статьи
Полупроводниковые чипы, поверхности с микропаттернами и электроника — все это основано на микропечати, процессе нанесения точных, но крошечных рисунков шириной от миллионных до миллиардных долей метра на поверхности для придания им новых свойств. Традиционно эти крошечные лабиринты из металлов и других материалов печатаются на плоских кремниевых пластинах. Но по мере расширения возможностей полупроводниковых чипов и интеллектуальных материалов эти сложные, крошечные узоры необходимо печатать на новых, нетрадиционных, неплоских поверхностях.
Непосредственно печатать эти рисунки на таких поверхностях сложно, поэтому ученые переносят отпечатки. Существуют гибкие ленты и пластмассы, которые могут выполнять эту работу (например, с помощью шпаклевки для захвата газетной бумаги), но эти твердые материалы все равно могут не соответствовать острым изгибам и углам, когда печать откладывается. Они также могут оставлять после себя пластик или другие химические вещества, которые трудно удалить или которые небезопасны для биомедицинских целей.
Существуют жидкостные технологии, при которых материал для переноса плавает на поверхности воды, а поверхность мишени проталкивается сквозь нее. Но это тоже может быть непросто; при свободно текущей жидкости может быть трудно разместить отпечаток точно там, где вы хотите, на новой поверхности.
Но, как с удивлением обнаружил ученый из NIST Гэри Забоу, простое сочетание карамелизованного сахара и кукурузного сиропа может сделать свое дело.
При растворении в небольшом количестве воды эту сахарную смесь можно наливать на микрочипы на плоской поверхности. Как только вода испаряется, конфеты затвердевают и их можно вынимать с нанесенным рисунком. Затем конфету с отпечатком помещают на новую поверхность и расплавляют. Комбинация сахара и кукурузного сиропа сохраняет высокую вязкость при плавлении, позволяя рисунку сохранять свое расположение, когда он стекает по изгибам и краям. Затем с помощью воды сахар можно смыть, оставив только рисунок.
Используя эту технику, называемую REFLEX (REflow-driven FLExible Xfer), узоры микросхем могут быть перенесены как трафарет, что позволит ученым или производителям вытравливать и заполнять нужные им материалы в нужных местах. В качестве альтернативы, материалы с рисунком могут быть перенесены с исходного чипа на волокна или микрошарики для потенциальных биомедицинских или микроробототехнических исследований, или на острые или изогнутые поверхности в новых устройствах.
Технология оказалась успешной для широкого спектра поверхностей, включая печать на острие булавки и написание слова «NIST» мелкими золотыми буквами на одной пряди человеческого волоса. В другом примере магнитные диски диаметром 1 микрометр были успешно перенесены на волокно зубной нити из семян молочая. В присутствии магнита волокно с магнитной печатью реагировало, показывая, что перенос сработал.
REFLEX еще многое предстоит изучить, но этот процесс может открыть новые возможности для новых материалов и микроструктур в самых разных областях — от электроники до оптики и биомедицинской инженерии.
«Полупроводниковая промышленность потратила миллиарды долларов на совершенствование технологий печати для создания чипов, на которые мы полагаемся, — рассказывает Забоу. — Разве не было бы здорово, если бы мы могли использовать некоторые из этих технологий, расширяя охват этих отпечатков чем-то таким простым и недорогим, как конфета?»
Исследование опубликовано в журнале Science.
Эксклюзивный перевод*
Фото: G. Zabow / NIST
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.
