(PhysOrg.com) -- Des chercheurs de la Northwestern University ont développé une nouvelle technique pour le prototypage rapide de dispositifs et de structures à l'échelle nanométrique qui est si peu coûteuse que la « tête d'impression » peut être jetée une fois terminée.

Pointe dure, La lithographie à ressort souple (HSL) réunit en une seule méthode le meilleur de la lithographie à sonde de balayage -- haute résolution -- et le meilleur de la lithographie au stylo polymère -- faible coût et mise en œuvre facile.

HSL pourrait être utilisé dans les domaines de l'électronique (circuits électroniques), le diagnostic médical (puces génétiques et puces à biomolécules) et pharmaceutique (puces de criblage de candidats médicaments), entre autres.

Pour démontrer les capacités de la méthode, les chercheurs ont dupliqué la pyramide sur le billet d'un dollar américain et les mots environnants environ 19, 000 fois à 855 millions de points par pouce carré. Chaque image se compose de 6, 982 points. (Ils ont reproduit une représentation bitmap de la pyramide, y compris « l'œil de la Providence ».) Cet exercice met en évidence la résolution inférieure à 50 nanomètres et l'évolutivité de la méthode.

Les résultats seront publiés le 27 janvier par la revue La nature .

"Conseil dur, la lithographie à ressort mou est à la lithographie par sonde ce que le rasoir jetable est à l'industrie du rasoir, " a déclaré Chad A. Mirkin, l'auteur principal de l'article. "Il s'agit d'un grand pas en avant dans la réalisation de la fabrication d'ordinateurs de bureau qui permettra aux chercheurs du monde universitaire et de l'industrie de créer et d'étudier des prototypes de nanostructures à la volée."

Mirkin est professeur de chimie George B. Rathmann au Weinberg College of Arts and Sciences et professeur de médecine, génie chimique et biologique, génie biomédical et science et ingénierie des matériaux et directeur de l'Institut international de nanotechnologie de Northwestern.

Les techniques de micro et nanolithographie sont utilisées pour créer des motifs et construire des architectures de surface de matériaux à petite échelle.

Lithographie par sonde de balayage, avec sa haute résolution et sa précision d'enregistrement, est actuellement une méthode populaire pour la construction de nanostructures. La méthode est, cependant, difficile à mettre à l'échelle et à produire plusieurs copies d'un appareil ou d'une structure à faible coût.

Les lithographies à sonde de balayage reposent généralement sur l'utilisation de porte-à-faux en tant que composants du dispositif d'impression. Les cantilevers sont des leviers microscopiques avec des pointes, généralement utilisé pour déposer des matériaux sur des surfaces dans une expérience d'impression. Ils sont fragiles, cher, lourde et difficile à mettre en œuvre dans une expérience basée sur un réseau.

"La mise à l'échelle d'architectures en porte-à-faux à faible coût n'est pas anodine et conduit souvent à des dispositifs difficiles à exploiter et limités par rapport au champ d'application, " a déclaré Mirkin.

Pointe dure, la lithographie à ressort souple utilise un support en polymère souple qui prend en charge des pointes de silicium pointues en tant que « tête d'impression ». Le support en polymère à ressort permet à toutes les pointes d'entrer en contact avec la surface de manière uniforme et élimine le besoin d'utiliser des porte-à-faux. Essentiellement, les pointes dures flottent sur des ressorts polymères souples, permettant de fournir des matériaux ou de l'énergie à une surface.

HSL propose une méthode qui produit rapidement et à moindre coût des motifs de haute qualité et avec une résolution et une densité élevées. Les tableaux prototypes contenant 4, 750 pointes peuvent être fabriquées pour le coût d'une seule pointe en porte-à-faux et fabriquées en masse, dit Mirkin.

Mirkin et son équipe ont démontré un tableau de 4, 750 pointes de silicium ultra-tranchantes alignées sur une surface d'un centimètre carré, avec des tableaux plus grands possibles. Des motifs de caractéristiques avec une résolution inférieure à 50 nanomètres peuvent être créés avec une taille de caractéristique contrôlée par le temps de contact de la pointe avec le substrat.

Ils ont produit des motifs « d'écriture » ​​avec des molécules et ont montré que lorsque les pointes poussent contre le substrat, le support flexible se comprime, indiquant que les pointes sont en contact avec la surface et que l'écriture est en cours. (Les pointes en silicone ne se déforment pas sous la pression.)

« Finalement, nous devrions être en mesure de construire des matrices avec des millions de stylos, où chaque stylo est actionné indépendamment, " a déclaré Mirkin.

Les chercheurs ont également démontré la capacité d'utiliser des pointes dures, lithographie à ressort mou pour transférer l'énergie mécanique et électrique à une surface.