Kan tillverkningen av de integrerade kretsarna och chipsen för våra vardagliga elektroniska enheter göras enklare, säkrare och billigare helt enkelt genom att kunna slå på och av färgat ljus?

Forskare från Queensland University of Technology (QUT), Karlsruhe Institute of Technology (KIT) och Ghent University har tagit steget mot detta genom att vara banbrytande i ett system som modulerar synliga, färgat ljus för att ändra reaktionerna hos ett kraftfullt kemiskt kopplingsmedel.

Deras resultat har publicerats i Naturkommunikation .

• Forskare använde grönt laserljus för att kontrollera reaktiviteten hos triazolinediones (TAD), kopplingsmedel som snabbt skapar bindningar med andra kemikalier, nödvändigt för att tillverka material
• Under grönt ljus slutade TAD:erna att reagera; när ljuset släcktes, TAD blev mycket reaktiva igen
• Ljusväxlingsprocessen kan upprepas flera gånger
• Experimentet visade att två olika produkter kan skapas från samma uppsättning helt enkelt genom att slå på och av färgat ljus

Professor Barner-Kowollik, från QUT:s naturvetenskapliga och tekniska fakultet, och Ghent Universitys professor Filip Du Prez var handledare för det internationella forskningsprojektet. Huvudförfattaren Hannes Houck genomför doktorandstudier i de tre partnerinstitutionerna, stöds av Research Foundation-Flanders (FWO).

Professor Barner-Kowollik sa att möjligheten att använda synligt ljus som en fjärrstyrd på/av-kemisk reaktionsbrytare öppnade möjligheter för framtida industritillämpningar inom kemisk och avancerad tillverkning, inklusive tillverkning av datorchips.

"Just nu, ultraviolett (UV) ljus, som har kortare våglängder än ljus i det synliga spektrumet, används inom industrin för att driva kemiska processer, " han sa.

"Industriella processer som använder mindre skadligt synligt ljus är knappa - en skarp kontrast till vad som händer i naturen.

"För växter, synligt ljus spelar en kritisk roll i kemiska processer. Träd skördar ljus under dagen och använder detta som energikälla för att växa, frigör syre i processen. På natten, dock, när ljuset inte längre är tillgängligt, den kemiska processen förändras och växter släpper ut koldioxid.

"Vi har inspirerats av sådana naturliga processer och designat ett helt ljusomkopplingsbart kemiskt reaktionssystem för första gången."

Forskargruppen sa att deras system kan tillämpas för att skapa ljuskänsliga material för 3D-laserlitografi, möjliggör utskrift av mycket små strukturer som kan användas i sådant som tillverkning av datorkort. 3D -laserlitografi är en typ av 3D -utskrift med direkt laserljus, och används för att skapa mycket exakta strukturer i mikroområdet, såsom ställningar för celler.

QUT utforskar applikationer för 3D -laserlitografi med ledande KIT -fysiker professor Martin Wegener.

"Samtida chiptillverkning är en komplex, och dyrt, system för kemiska processer, "Professor Barner-Kowollik sa." Här, på grund av den så kallade ljusdiffraktionsgränsen, strålning med korta våglängder - vilket är mycket hårt UV -ljus - används.

"Men tänk om vi kunde använda synligt ljus för att reversibelt byta vissa kemiska processer och komma runt ljusdiffraktionsgränsen och skriva ut mycket, mycket små strukturer, till exempel fem nanometer breda?

"Att kunna byta kemisk reaktivitet inom 3D -laserlitografi kan revolutionera chiputskrift, och gör det billigare, enklare och säkrare.

"Det finns betydande hinder att övervinna, men potentiellt kan systemet vi har utvecklat med synligt ljus som en kemisk avaktiveringsmekanism ge en möjlighet att uppnå det. "