Miniaturowe cukierki zrewolucjonizują mikrodruk

Miniaturowe cukierki zrewolucjonizują mikrodruk

Mikrodruk może zostać zrewolucjonizowany za sprawą miniaturowych cukierków. Amerykański naukowiec przez przypadek odkrył rewolucyjny sposób nanoszenia mikroczipów na nieregularne powierzchnie za pomocą zatapiania ich w cukrze.

.Naukowiec National Institute of Standards and Technology (NIST) Gary Zabow dokonał niezwykle cennego odkrycia podczas próby stworzenia mikrocukierków z uwięzionymi w środku magnetycznymi kropkami. Utwardzone kawałki cukru – mikrocukierki – miały być następnie wysłane do kolegów z laboratorium biomedycznego. Cukier łatwo rozpuszcza się w wodzie, uwalniając magnetyczne kropki do badań. Technika ta jest wykorzystywana przez naukowców, bowiem po rozpuszczeniu nie pozostają żadne szkodliwe tworzywa sztuczne ani chemikalia. Jeden z mikrocukierków został w zlewce. Cukier podczas jej czyszczenia stopił się, pokrywając dno zlewki lepkim nalotem. Naukowiec postanowił, jak zawsze, opłukać zlewkę z pozostałości cukru. Ku jego zdziwieniu, po opłukaniu zlewki, magnetyczne kropki zostały na jej dnie, gdzie rzucały tęczowe odbicie. Gary Zabow zwraca uwagę, że największym zaskoczeniem było zachowanie wzoru przez układ mikrokropek. Portal TechXplore zwraca uwagę, że amerykański naukowiec odkrył metodę, która zrewolucjonizuje mikrodruk.

Ten słodki bałagan dał mu pomysł. Czy można użyć zwykłego cukru stołowego, aby przenieść moc mikroczipów na nowe i niekonwencjonalne powierzchnie? – pisze portal Phys.org.

Dlaczego odkrycie metody słodkiego druku jest tak ważne?

.Mikrodruk jest podstawą produkcji i dalszego wykorzystania podzespołów takich, jak chipy półprzewodnikowe, powierzchnie z mikrowzorami i elektronika. Opiera się on na procesie nakładania precyzyjnych, ale maleńkich wzorów o szerokości od milionowych do miliardowych części metra na powierzchniach, aby nadać im nowe właściwości. Tradycyjnie te maleńkie labirynty metali i innych materiałów są drukowane na płaskich płytkach krzemu. Jednak wraz ze wzrostem możliwości chipów półprzewodnikowych i inteligentnych materiałów, te skomplikowane, drobne wzory są drukowane na nowych, niekonwencjonalnych i niepłaskich powierzchniach.

Bezpośrednie drukowanie tych wzorów na takich powierzchniach jest trudne, więc naukowcy przenoszą wydruki. Istnieją elastyczne taśmy i tworzywa sztuczne, które mogą wykonać to zadanie. Jednak ciała stałe mogą mieć nadal problemy z dostosowaniem się do ostrych krzywizn i narożników, gdy wydruk zostanie ponownie położony. Mogą również pozostawić tworzywa sztuczne lub inne chemikalia. Są one trudne do usunięcia lub mogą być niebezpieczne do zastosowań biomedycznych.

Istnieją techniki płynne, w których materiał transferowy unosi się na powierzchni wody i przepycha przez nią docelową powierzchnię. Ale to też może być trudne. Przy swobodnie płynącej cieczy umieszczenie nadruku dokładnie tam, gdzie chcesz na nowej powierzchni, może być trudne.

Gary Zabow odkrył, ku swojemu zaskoczeniu, że proste połączenie karmelizowanego cukru i syropu kukurydzianego może załatwić sprawę. Po rozpuszczeniu w niewielkiej ilości wody, tę mieszaninę cukru można wylać na mikrowzory na płaskiej powierzchni. Gdy woda odparuje, cukier twardnieje i można go podnieść z osadzonym wzorem. Cukierki z nadrukiem są następnie umieszczane na nowej powierzchni i topione. Połączenie cukru i syropu kukurydzianego utrzymuje wysoką lepkość podczas topienia, pozwalając wzorowi zachować swój układ, gdy przepływa przez krzywizny i krawędzie. Następnie za pomocą wody cukier można zmyć, pozostawiając jedynie wzór.

Korzystając z techniki, zwanej REFLEX (REflow-driven FLExible Xfer), wzory mikroukładów można przenosić, jak szablon. Umożliwi to naukowcom lub producentom wytrawianie i wypełnianie potrzebnych materiałów we właściwych miejscach. Alternatywnie wzorzyste materiały można przenieść z ich oryginalnego chipa na włókna lub mikrokulki do potencjalnych badań biomedycznych lub mikrorobotycznych, a także na ostre lub zakrzywione powierzchnie w nowych urządzeniach.

Technika okazała się skuteczna w przypadku wielu różnych powierzchni, w tym drukowania na ostrym czubku szpilki i pisania słowa „NIST” złotymi literami w mikroskali na pojedynczym pasmie ludzkiego włosa. W innym przykładzie dyski magnetyczne o średnicy 1 mikrometra zostały pomyślnie przeniesione na włókno nici z nasion trojeści. W obecności magnesu włókno wydrukowane magnetycznie zareagowało, pokazując, że transfer zadziałał.

Dzięki REFLEX jest jeszcze więcej do odkrycia, ale ten proces może otworzyć nowe możliwości dla nowych materiałów i mikrostruktur w różnych dziedzinach, od elektroniki, przez optykę, po inżynierię biomedyczną.

Przemysł półprzewodnikowy wydał miliardy dolarów na doskonalenie technik drukowania w celu tworzenia chipów, na których polegamy. (…) Czy nie byłoby miło, gdybyśmy mogli wykorzystać niektóre z tych technologii, poszerzając zasięg tych odbitek o coś tak prostego i niedrogiego, jak cukierek? – mówi Gary Zabow.

Odkrycie Gary’ego Zabowa dotyczące potencjalnego procesu drukowania transferowego zostało opublikowane w Science 25 listopada. [LINK]

MAC

Materiał chroniony prawem autorskim. Dalsze rozpowszechnianie wyłącznie za zgodą wydawcy. 26 listopada 2022