(PhysOrg.com) -- En Chicago skyline är bländande nog. Föreställ dig nu 15, 000 av dem.

En forskargrupp från Northwestern University har gjort just det -- ritning 15, 000 identiska skylines med små ljusstrålar med hjälp av en innovativ nanotillverkningsteknik som kallas beam-pen lithography (BPL).

Detaljer om den nya metoden, som skulle kunna göra för nanotillverkning vad den stationära skrivaren har gjort för utskrift och informationsöverföring, kommer att publiceras 1 augusti av tidskriften Naturens nanoteknik .

Northwestern-tekniken erbjuder ett sätt att snabbt och billigt tillverka och prototypa kretsar, optoelektronik och medicinsk diagnostik och lovar många andra tillämpningar inom elektroniken, fotonik- och biovetenskapsindustrin.

"Allt handlar om miniatyrisering, " sa Chad A. Mirkin, George B. Rathmann Professor i kemi vid Weinberg College of Arts and Sciences och chef för Northwesterns International Institute for Nanotechnology. "Snabb och storskalig överföring av information driver världen. Men konventionella mikro- och nanotillverkningsverktyg för att tillverka strukturer är mycket dyra. Vi försöker ändra på det med denna nya metod för fotolitografi och nanomönster."

Med hjälp av beam-pen litografi, forskarna mönstrade 15, 000 kopior av Chicagos skyline (med Willis Tower och John Hancock Center) samtidigt på ungefär en halvtimme. Femton tusen små pennor deponerar skylines över kvadratcentimeters utrymme. Konventionella nanomönstertekniker, såsom elektronstrålelitografi, tillåter en att göra liknande små strukturer men har i sig låg genomströmning och tillåter inte en att göra nanotillverkning med stor yta.

Varje skylinemönster består av 182 punkter, med varje prick cirka 500 nanometer i diameter, som varje pennspets. Tiden för ljusexponering för varje punkt var 20 sekunder. Den nuvarande metoden tillåter forskare att göra strukturer så små som 150 nanometer, men förbättringar av pennarkitekturen kommer sannolikt att öka upplösningen till under 100 nanometer. (Även om det inte rapporterats i tidningen, forskarna har skapat en uppsättning av 11 miljoner pennor i ett område som bara är några centimeter i kvadrat.)

Beam-pen litografi är den tredje typen av "penna" i Mirkins nanotillverkningsarsenal. Han utvecklade polymer-pen litografi (PPL) 2008 och Dip-Pen Nanolithography (DPN) 1999, som båda levererar kemiska material till en yta och har sedan dess kommersialiserats till forskningsklassade nanotillverkningsverktyg som nu används i 23 länder runt om i världen.

Som PPL, beam-pen litografi använder en rad små pennor gjorda av en polymer för att skriva ut mönster över stora ytor med nanoskopisk genom makroskopisk upplösning. Men istället för att använda ett "bläck" av molekyler, BPL ritar mönster med hjälp av ljus på ett ljuskänsligt material.

Varje penna är i form av en pyramid, med spetsen som spets. Forskarna täcker pyramiderna med ett mycket tunt lager av guld och tar sedan bort en liten mängd guld från varje spets. De stora öppna topparna på pyramiderna (baksidan av arrayen) utsätts för ljus, och de guldpläterade pyramiderna kanaliserar ljuset till spetsarna. En fin ljusstråle kommer från varje spets, där guldet togs bort, exponering av det ljuskänsliga materialet vid varje punkt. Detta gör att forskarna kan skriva ut mönster med stor precision och lätthet.

"En annan fördel är att vi inte behöver använda alla pennor på en gång - vi kan stänga av vissa och slå på andra, sa Mirkin, som också är professor i medicin och professor i materialvetenskap och teknik. "Eftersom pyramidernas toppar är i mikroskalan, vi kan kontrollera varje enskilt tips."

Beam-pen litografi kan leda till utvecklingen av en sorts stationär skrivare för nanotillverkning, ge enskilda forskare stor kontroll över sitt arbete.

"Ett sådant instrument skulle göra det möjligt för forskare vid universitet och inom elektronikindustrin runt om i världen att snabbt prototyper - och möjligen producera - högupplösta elektroniska enheter och system direkt i labbet, " sa Mirkin. "De vill testa sina mönster omedelbart, inte behöva vänta på att en tredje part ska producera prototyper, vilket är vad som händer nu."