Nanoengineers har uppfunnit en sfärisk nanorobot gjord av kiseldioxid som fokuserar ljus som en nära fältlins för att skriva ytmönster för nanoskala enheter. I den här bilden, de röda och lila områdena indikerar var ljuset förstoras för att producera ett grävmönster på ljuskänsligt material. Forskarna publicerade nyligen sin nya metod "nanomotorisk litografi" i tidningen Nature Communications. Kredit:Laboratory for Nanobioelectronics, UC San Diego Jacobs School of Engineering.
(Phys.org) - Vad krävs för att tillverka elektroniska och medicinska apparater mindre än en bråkdel av ett människohår? Nanoengineers vid University of California, San Diego uppfann nyligen en ny litografimetod där nanoskalrobotar simmar över ytan av ljuskänsligt material för att skapa komplexa ytmönster som bildar sensorerna och elektronikkomponenterna på nanoskalaenheter. Deras forskning, publicerades nyligen i tidningen Naturkommunikation , erbjuder ett enklare och billigare alternativ till de höga kostnaderna och komplexiteten hos nuvarande toppmoderna nanofabrikationsmetoder som elektronstråleskrivning.
Leds av en framstående professor i nanoteknik och ordförande Joseph Wang, laget utvecklade nanoroboter, eller nanomotorer, som är kemiskt drivna, självgående och magnetiskt styrd. Deras proof-of-concept studie visar att de första nanorobotsimmarna kan manipulera ljus för nanoskala ytmönster. Den nya strategin kombinerar kontrollerad rörelse med unika ljusfokuserings- eller ljusblockerande förmågor hos nanoskalrobotar.
"Allt vi behöver är dessa självgående nanoroboter och UV-ljus, "sa Jinxing Li, doktorand vid Jacobs School of Engineering och första författare. "De arbetar tillsammans som minions, rör sig och skriver och styrs enkelt av en enkel magnet. "
Toppmoderna litografimetoder som elektronstråleskrivning används för att definiera extremt exakta ytmönster på underlag som används vid tillverkning av mikroelektronik och medicinsk utrustning. Dessa mönster bildar de fungerande sensorerna och elektroniska komponenter som transistorer och switchar packade på dagens integrerade kretsar. I mitten av 1900-talet upptäckten att elektroniska kretsar kan mönstras på ett litet kiselchip, istället för att montera oberoende komponenter till en mycket större "diskret krets, "revolutionerade elektronikindustrin och satte igång miniatyrisering av enheter i en skala som tidigare var otänkbar.
I dag, som forskare uppfinner enheter och maskiner på nanoskala, det finns ett nytt intresse för att utveckla okonventionell nanoskala tillverkningsteknik för massproduktion.
Li var noga med att påpeka att denna nanomotoriska litografimetod inte helt kan ersätta den toppmoderna upplösningen som erbjuds av en e-beam-författare, till exempel. Dock, tekniken ger en ram för autonom skrivning av nanopatroner till en bråkdel av kostnaden och svårigheten för dessa mer komplexa system, vilket är användbart för massproduktion. Wangs team visade också att flera nanoroboter kan arbeta tillsammans för att skapa parallella ytmönster, en uppgift som e-beam-författare inte kan utföra.
En atomkraftmikroskopbild av ett kvadratvågsmönster skrivet av en stavformad nanotrådsrobot för tillverkning av nanoskala. Kredit:Laboratory for Nanobioelectronics, UC San Diego Jacobs School of Engineering.
Teamet utvecklade två typer av nanoroboter:en sfärisk nanorobot gjord av kiseldioxid som fokuserar ljuset som en nära fältlins, och en stavformad nanorobot av metall som blockerar ljuset. Var och en drivs själv av den katalytiska sönderdelningen av väteperoxidbränslelösning. Två typer av funktioner genereras:skyttegravar och åsar. När fotoresistytan utsätts för UV -ljus, den sfäriska nanoroboten utnyttjar och förstorar ljuset, flytta längs för att skapa ett grävmönster, medan den stavformade nanoroboten blockerar ljuset för att bygga ett åsmönster.
"Liksom mikroorganismer, våra nanoroboter kan exakt styra deras hastighet och rumsliga rörelse, och självorganisera för att uppnå kollektiva mål, " said professor Joe Wang. His group's nanorobots offer great promise for diverse biomedical, environmental and security applications.
