Les nano-ingénieurs ont inventé un nanorobot sphérique en silice qui focalise la lumière comme une lentille de champ proche pour écrire des motifs de surface pour des dispositifs nanométriques. Dans cette image, les zones rouges et violettes indiquent où la lumière est amplifiée pour produire un motif de tranchée sur un matériau sensible à la lumière. Les chercheurs ont récemment publié leur nouvelle méthode de « lithographie nanomotrice » dans la revue Nature Communications. Crédit :Laboratoire de Nanobioélectronique, École d'ingénierie UC San Diego Jacobs.
(Phys.org) — Que faut-il pour fabriquer des appareils électroniques et médicaux plus petits qu'une fraction de cheveu humain ? Nanoingénieurs à l'Université de Californie, San Diego a récemment inventé une nouvelle méthode de lithographie dans laquelle des robots nanométriques nagent sur la surface d'un matériau photosensible pour créer des motifs de surface complexes qui forment les capteurs et les composants électroniques des dispositifs nanométriques. Leurs recherches, publié récemment dans la revue Communication Nature , offre une alternative plus simple et plus abordable au coût élevé et à la complexité des méthodes actuelles de nanofabrication de pointe telles que l'écriture par faisceau d'électrons.
Dirigé par l'éminent professeur et président de nano-ingénierie Joseph Wang, l'équipe a développé des nanorobots, ou nanomoteurs, qui sont à propulsion chimique, automoteur et à commande magnétique. Leur étude de preuve de concept démontre les premiers nageurs nanorobots capables de manipuler la lumière pour la modélisation de surface à l'échelle nanométrique. La nouvelle stratégie combine un mouvement contrôlé avec des capacités uniques de focalisation ou de blocage de la lumière des robots nanométriques.
"Tout ce dont nous avons besoin, c'est de ces nanorobots automoteurs et de la lumière UV, " dit Jinxing Li, doctorant à la Jacobs School of Engineering et premier auteur. "Ils travaillent ensemble comme des serviteurs, déplacement et écriture et sont facilement contrôlés par un simple aimant."
Des méthodes de lithographie de pointe telles que l'écriture par faisceau d'électrons sont utilisées pour définir des motifs de surface extrêmement précis sur des substrats utilisés dans la fabrication de dispositifs microélectroniques et médicaux. Ces modèles forment les capteurs fonctionnels et les composants électroniques tels que les transistors et les commutateurs emballés sur les circuits intégrés d'aujourd'hui. Au milieu du 20e siècle, la découverte que les circuits électroniques pouvaient être modelés sur une petite puce de silicium, au lieu d'assembler des composants indépendants dans un "circuit discret beaucoup plus grand, " a révolutionné l'industrie électronique et mis en mouvement la miniaturisation des appareils à une échelle auparavant impensable.
Aujourd'hui, alors que les scientifiques inventent des appareils et des machines à l'échelle nanométrique, il existe un nouvel intérêt pour le développement de technologies de fabrication à l'échelle nanométrique non conventionnelles pour la production de masse.
Li a pris soin de souligner que cette méthode de lithographie nanomotrice ne peut pas remplacer complètement la résolution de pointe offerte par un écrivain à faisceau électronique, par exemple. Cependant, la technologie fournit un cadre pour l'écriture autonome de nanomotifs à une fraction du coût et de la difficulté de ces systèmes plus complexes, ce qui est utile pour la production de masse. L'équipe de Wang a également démontré que plusieurs nanorobots peuvent travailler ensemble pour créer des motifs de surface parallèles, une tâche que les rédacteurs de faisceaux électroniques ne peuvent pas effectuer.
Image au microscope à force atomique d'un motif d'onde carrée écrit par un robot à nanofils en forme de tige pour la fabrication de dispositifs à l'échelle nanométrique. Crédit :Laboratoire de Nanobioélectronique, École d'ingénierie UC San Diego Jacobs.
L'équipe a développé deux types de nanorobots :un nanorobot sphérique en silice qui focalise la lumière comme une lentille en champ proche, et un nanorobot en forme de tige en métal qui bloque la lumière. Chacun est autopropulsé par la décomposition catalytique de la solution de carburant de peroxyde d'hydrogène. Deux types d'entités sont générés :les tranchées et les crêtes. Lorsque la surface de la résine photosensible est exposée à la lumière UV, le nanorobot sphérique capte et magnifie la lumière, se déplacer pour créer un motif de tranchée, tandis que le nanorobot en forme de tige bloque la lumière pour créer un motif de crête.
"Comme les micro-organismes, nos nanorobots peuvent contrôler avec précision leur vitesse et leur mouvement spatial, et s'auto-organiser pour atteindre des objectifs collectifs, " said professor Joe Wang. His group's nanorobots offer great promise for diverse biomedical, environmental and security applications.
