Nanolitografía por inmersión
La nanolitografía con pluma de inmersión ( DPN ) es una técnica de litografía con sonda de exploración en la que se utiliza una punta de microscopio de fuerza atómica (AFM) para crear patrones directamente en una gama de sustancias con una variedad de tintas. [1] Un ejemplo común de esta técnica es el uso de tiolatos de alcanos para imprimir sobre una superficie de oro. [2] Esta técnica permite modelar superficies en escalas de menos de 100 nanómetros . DPN es el análogo de nanotecnología de la pluma de inmersión (también llamada pluma ), donde la punta de un voladizo de microscopio de fuerza atómicaactúa como una "pluma", 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 paralelos masivos 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 nanomatrices biológicas de ultra alta densidad y reparación aditiva de fotomáscaras . [4]
Jaschke y Butt informaron por primera vez en 1995 sobre la transferencia incontrolable de una "tinta" molecular desde una punta recubierta de AFM a un sustrato, [5] pero concluyeron erróneamente que los alcanotioles 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 el proceso de forma independiente y determinó que, en las condiciones apropiadas, las moléculas podían 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 creación de patrones se ha ampliado para incluir "tintas" líquidas. Es importante tener en cuenta que las "tintas líquidas" se rigen por un mecanismo de deposición muy diferente en comparación con las "tintas moleculares".
Las tintas moleculares generalmente se componen de pequeñas moléculas que se recubren en una punta 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 o sumergir las puntas en una solución diluida que contenga la tinta molecular. Si se recubren las puntas por inmersión, el solvente debe eliminarse antes de la deposición. La velocidad de depósito de una tinta molecular depende de la velocidad 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 va de milisegundos a segundos) y el tamaño del menisco de agua, que está determinado por las condiciones de humedad (suponiendo 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 depósito. 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 propio líquido. Estas interacciones limitan el tamaño mínimo de la característica de la tinta líquida a alrededor de 1 micrómetro, según el ángulo de contacto del líquido. Las viscosidades más altas ofrecen un mayor control sobre el tamaño de las características y son deseables. A diferencia de las tintas moleculares, es posible realizar deposiciones multiplexadas utilizando un líquido portador. Por ejemplo, utilizando un tampón viscoso, es posible depositar directamente múltiples proteínas simultáneamente.
