Ensamblaje dirigido de micro y nanoestructuras
El ensamblaje dirigido de micro y nanoestructuras es un método de producción masiva de dispositivos y materiales micro y nanométricos. El ensamblaje dirigido permite controlar con precisión el ensamblaje de micro y nano partículas para formar incluso los dispositivos o materiales más intrincados y altamente funcionales
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El ensamblaje dirigido de micro y nanoestructuras es un método de producción masiva de dispositivos y materiales micro y nanométricos. El ensamblaje dirigido permite controlar con precisión el ensamblaje de micro y nano partículas para formar incluso los dispositivos o materiales más intrincados y altamente funcionales[1]
El autoensamblaje dirigido (DSA, por sus siglas en inglés) es un tipo de ensamblaje dirigido que utiliza la morfología de copolímeros en bloque para crear patrones de líneas, espacios y agujeros, lo que facilita un control más preciso de las formas de las características. A continuación, utiliza las interacciones superficiales y la termodinámica de los polímeros para finalizar la formación de las formas finales del patrón.[2] Para controlar las interacciones superficiales que permiten una resolución inferior a 10 nm, un equipo formado por el Instituto Tecnológico de Massachusetts, la Universidad de Chicago y el Laboratorio Nacional de Argonne desarrolló en 2017 una forma de utilizar una capa superior polimérica depositada en fase de vapor sobre la película de copolímero en bloque.[3]
El autoensamblaje dirigido no es un proceso independiente, sino que se integra con los procesos de fabricación tradicionales para producir en masa microestructuras y nanoestructuras a menor coste. El autoensamblaje dirigido se utiliza sobre todo en las industrias de semiconductores y discos duros. La industria de los semiconductores utiliza este método de ensamblaje para poder aumentar la resolución (tratando de meter más compuertas), mientras que la industria de los discos duros utiliza el autoensamblaje dirigido para fabricar "soportes con patrones de bits" de acuerdo con las densidades de almacenamiento especificadas.[4]
Microestructuras
El ensamblaje dirigido tiene muchas aplicaciones a microescala, desde la ingeniería de tejidos hasta las películas finas de polímeros. En la ingeniería de tejidos, el ensamblaje dirigido ha podido sustituir al método de andamiaje en la construcción de tejidos. Esto se consigue controlando la posición y organización de las distintas células, que son los "bloques de construcción" del tejido, en las distintas microestructuras deseadas. Esto elimina el error de no poder reproducir el mismo tejido, que es un problema importante en el enfoque de andamiaje.[5]
Nanoestructuras
La nanotecnología proporciona métodos para organizar materiales como moléculas, polímeros, bloques de construcción, etc. para formar nanoestructuras precisas que tienen muchas aplicaciones.[6] En el proceso y la aplicación del autoensamblaje de péptidos en nanotubos, los nanotubos de carbono de pared simple son un ejemplo que consiste en una lámina de grafeno envuelta a la perfección en un cilindro. Esto se produce en el flujo exterior de un carbono y el rendimiento por vaporización láser de grafito enriquecido por un metal de transición.[7] La litografía de nanoimpresión es un método popular para fabricar patrones a escala nanométrica. Los patrones se fabrican mediante la deformación mecánica de la resistencia a la impresión (formulación de monómero o polímero) y los procesos subsiguientes. A continuación, se curan mediante calor o luz ultravioleta, y el nivel de resistencia y plantilla se controla en las condiciones adecuadas en función de nuestros objetivos. Además, la litografía de nanoimpresión tiene una alta resolución y rendimiento con un bajo coste.[8] Entre sus desventajas se encuentran el aumento del tiempo necesario para los procedimientos de creación de plantillas, la falta de procedimientos estándar, que da lugar a múltiples métodos de fabricación, y la limitación de los patrones que pueden formarse.
Con el objetivo de mitigar estas desventajas al tiempo que se aplica la nanotecnología a la electrónica, investigadores del Centro de Ciencia e Ingeniería a Nanoescala para la Nanofabricación de Alta Velocidad (CHN) de la Fundación Nacional de la Ciencia de la Universidad Northeastern, con socios de la UMass Lowell y la Universidad de New Hampshire, han desarrollado un proceso de ensamblaje dirigido de redes de nanotubos de carbono de pared simple (SWNT) para crear una plantilla de circuito que pueda transferirse de un sustrato a otro.[9]
