La nanolitografía termoquímica (TCNL) o litografía con sonda de barrido termoquímico (tc-SPL) es una técnica de nanolitografía basada en microscopía de sonda de barrido que desencadena reacciones químicas activadas térmicamente para cambiar la funcionalidad química o la fase de las superficies . Los cambios químicos se pueden escribir muy rápidamente a través de un escaneo rápido de la sonda, ya que no se transfiere masa desde la punta a la superficie, y la velocidad de escritura está limitada solo por la tasa de transferencia de calor [ cita requerida ] . TCNL fue inventado en 2007 por un grupo del Instituto de Tecnología de Georgia. [1] Riedo y los colaboradores demostraron que TCNL puede producir cambios químicos locales con tamaños de características de hasta 12 nm a velocidades de escaneo de hasta 1 mm / s. [1]
TCNL se utilizó en 2013 para crear una réplica a nanoescala de la Mona Lisa "pintada" con diferentes temperaturas de punta de sonda. Llamado Mini Lisa , el retrato medía 30 micrómetros (0,0012 pulgadas), aproximadamente 1 / 25.000 del tamaño original. [2] [3]
Los voladizos térmicos AFM generalmente están hechos de obleas de silicio utilizando procesos tradicionales de micromecanizado de superficie y a granel . Mediante la aplicación de una corriente eléctrica a través de sus alas de silicio altamente dopadas , se produce un calentamiento resistivo en la zona de dopaje ligero alrededor de la punta de la sonda, donde se disipa la mayor fracción del calor. La punta puede cambiar su temperatura muy rápidamente debido a su pequeño volumen; una punta promedio en contacto con policarbonato tiene una constante de tiempo de 0.35 ms. [ cita requerida ] Las puntas se pueden ciclar entre la temperatura ambiente y 1100 ° C a hasta 10 MHz [ cita requerida ] mientras que la distancia de la punta a la superficie y la temperatura de la punta se pueden controlar de forma independiente.
Se han desencadenado reacciones activadas térmicamente en proteínas , [4] semiconductores orgánicos , [5] polímeros conjugados electroluminiscentes y resistencias de nanocintas . [6] Se ha demostrado la desprotección de grupos funcionales [7] (a veces implicando gradientes de temperatura [8] ) y la reducción del óxido de grafeno [9] . Se ha modificado la humectabilidad de la superficie de un polímero a nanoescala [1] [10] , y las nanoestructuras deSe han creado poli (p-fenileno vinileno) (un polímero conjugado de electroluminiscencia ). [11] También se han creado plantillas a nanoescala en películas poliméricas para el ensamblaje de nanoobjetos como proteínas y ADN [12] y se ha producido la cristalización de cerámicas ferroeléctricas con densidades de almacenamiento de hasta 213 Gb / in 2 . [13]
El uso de un material que puede sufrir múltiples reacciones químicas a temperaturas significativamente diferentes podría conducir a un sistema de múltiples estados , en el que se pueden abordar diferentes funcionalidades a diferentes temperaturas. [ cita requerida ]
La litografía con sonda de exploración termomecánica se basa en la aplicación de calor y orden de fuerza para crear hendiduras con fines de creación de patrones (ver también: Memoria de milpiés ). La litografía con sonda de barrido térmico (t-SPL) se especializa en eliminar material de un sustrato sin la intención de alterar químicamente la topografía creada. La nanolitografía de oxidación local se basa en reacciones de oxidación en un menisco de agua alrededor de la punta de la sonda.