| www.kurzweilai.net

Створено лазерно-бульбашковий "принтер", здатний друкувати наночастинками, розміром в 1 нанометр

Пузырьковая литография

Дослідники з Техаського університету в Остіні розробили нову бульбашкову типографическую технологію (bubble-pen lithography), яка за допомогою мікробульбашок може "друкувати" на поверхні, використовуючи "чорнила" з наночастинками кремнію, золота та інших матеріалів, розмірами від 1 до 100 нанометрів. Практичне впровадження цієї технології дозволить більш простим способом створювати крихітні механізми, біомедичні датчики, елементи оптичних комп’ютерів, сонячні батареї та інші пристрої.

Існуючі літографічні технології, які використовуються для нанесення шарів певних матеріалів на підставу, не здатні оперувати наночастинками, встановлюючи їх строго в задане положення, роздільна здатність таких технологій обмежена так званим оптичним дифракційною межею. Крім цього, технологічні літографічні машини досить дороги, громіздкі і вимагають їх установки в спеціальних "чистих" приміщеннях.

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)

Розроблена технологія бульбашкової літографії повністю вільна від перерахованих вище недоліків. Під управлінням програми, бульбашкова літографічна установка здатна нанести шар наночасток на необхідне місце, роблячи це способом, схожим на роботу тривимірного принтера. Шляхом фокусування променя лазера на заданій точці простору, в цій точці створюється гаряча область, в якій, у свою чергу, виникає мікроскопічний пухирець з водяної пари. Сили теплового і поверхневого натягу, конвекція, перепади тиску і інші ефекти від присутності бульбашки привертають до нього наночастинки з навколишнього простору.

Після цього лазер, діючи як оптичний пінцет, пересуває мікробульбашки з "прилиплими" до нього наночастинками в потрібну точку простору і вимикається. Мікробульбашка зникає, а наночастинки осідають на поверхні матеріалу підстави. У разі необхідності розмір бульбашки може бути збільшено або зменшено шляхом зміни потужності променя лазера, що дозволяє збільшувати точність позиціонування, регулювати розміри захоплюваних бульбашкою наночастинок та інші параметри процесу.

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)

Така технологія може бути дуже корисною в галузі біомедицини, надаючи дослідникам  спосіб управління переміщеннями клітин, бактерій, вірусів та інших біологічних матеріалів для їх досліджень і випробувань нових лікарських препаратів. Крім цього, за допомогою технології бульбашкової літографії можна буде швидко і недорого виготовляти дослідні зразки наномеханізмів і наноматеріалів, які потім підуть у масове виробництво.

Незабаром вчені з Техасу збираються створити мініатюрну версію пристрою бульбашкової літографії, розмір якої буде порівнянний з розміром мобільного телефону. Це портативний пристрій можна буде використовувати в експрес-діагностиці деяких видів захворювань і для виготовлення дослідних зразків різних нанопристроїв.

Cockrell School of Engineering | Engineers at the Cockrell School of Engineering show bubble-pen lithography in action, including generating a microbubble and depositing nanoparticles.

Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль