Nanolitografía con bolígrafo
La nanolitografía con lápiz de inmersión ( DPN ) es una técnica de litografía con sonda de barrido en la que se utiliza una punta de microscopio de fuerza atómica (AFM) para crear patrones directamente en una variedad de sustancias con una variedad de tintas. [1] Un ejemplo común de esta técnica es el uso de alcano tiolatos para imprimir en una superficie de oro. [2] Esta técnica permite crear patrones de superficie en escalas de menos de 100 nanómetros . DPN es el análogo de nanotecnología de la pluma de inmersión (también llamada pluma de canilla ), donde la punta de un microscopio de fuerza atómica en voladizoactúa como un "bolígrafo", que se recubre con un compuesto químico o mezcla que actúa como una "tinta", y se pone en contacto con un sustrato, el "papel". [3]
DPN permite la deposición directa de materiales a nanoescala sobre un sustrato de manera flexible. Los avances recientes han demostrado patrones masivamente paralelos utilizando matrices bidimensionales de 55.000 puntas.
Las aplicaciones de esta tecnología actualmente abarcan la química , la ciencia de los materiales y las ciencias de la vida , e incluyen trabajos como nanoarrays biológicos de densidad ultra alta y reparación de fotomáscaras aditivas. [4]
Jaschke y Butt informaron por primera vez en 1995 de la transferencia incontrolable de una 'tinta' molecular desde una punta de AFM recubierta a un sustrato, [5] pero concluyeron erróneamente que los alcanetioles no podían transferirse a sustratos de oro para formar nanoestructuras estables. Un grupo de investigación de la Universidad Northwestern , EE.UU., dirigido por Chad Mirkin , estudió de forma independiente el proceso y determinó que, en las condiciones adecuadas, las moléculas podrían transferirse a una amplia variedad de superficies para crear monocapas estables adsorbidas químicamente en un proceso litográfico de alta resolución que denominaron " DPN ". [6] Mirkin y sus compañeros de trabajo poseen las patentes de este proceso, [7]y la técnica de modelado se ha expandido para incluir "tintas" líquidas. Es importante señalar que las "tintas líquidas" se rigen por un mecanismo de deposición muy diferente en comparación con las "tintas moleculares".
Las tintas moleculares se componen típicamente de pequeñas moléculas que se recubren sobre una punta de DPN y se envían a la superficie a través de un menisco de agua. [ cita requerida ] Para recubrir las puntas, se puede recubrir con vapor la punta o sumergir las puntas en una solución diluida que contenga la tinta molecular. Si se recubren las puntas por inmersión, el disolvente debe eliminarse antes de la deposición. La tasa de deposición de una tinta molecular depende de la tasa de difusión de la molécula, que es diferente para cada molécula. El tamaño de la característica está controlado por el tiempo de permanencia de la punta / superficie (que varía de milisegundos a segundos) y el tamaño del menisco de agua, que está determinado por las condiciones de humedad (asumiendo que el radio de curvatura de la punta es mucho más pequeño que el menisco ).
Las tintas líquidas pueden ser cualquier material que sea líquido en condiciones de deposición. Las propiedades de deposición del líquido están determinadas por las interacciones entre el líquido y la punta, el líquido y la superficie, y la viscosidad del líquido en sí. Estas interacciones limitan el tamaño de característica mínima de la tinta líquida a aproximadamente 1 micrómetro, dependiendo del ángulo de contacto del líquido. Las viscosidades más altas ofrecen un mayor control sobre el tamaño de la característica y son deseables. A diferencia de las tintas moleculares, es posible realizar deposiciones multiplexadas utilizando un vehículo líquido. Por ejemplo, usando un tampón viscoso, es posible depositar directamente múltiples proteínas simultáneamente.
