Soft litography Molecular self-assembly

Anna Inglés Christian Gámiz Joan Alejo

Técnicas TOP-DOWN

-  Litografía a nano-escala -  Nano-impresión -  Nano-manipulación

Técnicas BOTTOM-UP

- Auto-ensamblaje - Crecimiento cristalino a nano-escala - Síntesis molecular y biológica - Polimerización

DISMINUCIÓN DE LA ESCALA DE UN ELEMENTO HASTA OBTENER

EL DETALLO AL FINAL DEL PROCESO.

DISEÑO DE PARTES INDIVIDUALES TRABAJADAS AL DETALLE, ESTAS SE ENLAZAN Y FORMAN EL PRODUCTO FINAL

DE MAYOR TAMAÑO.

La litografía suave es un termino genérico que se utiliza para describir un conjunto de técnicas que se basan en la impresión y moldeo para hacer microestructuras y nano-estructuras.

La aplicación fundamental de la litografía es su uso para la microelectrónica.

Se desarrolló como el fin de eludir a las limitaciones de la fotolitografía ( técnica muy utilizada para la fabricación de sistemas microelectrónicos ).

La fotolitografía es limitada para producir según que tipos de micro-sistemas. Esta limitada por los materiales a utilizar y por las geometrías que puede producir. Se trata de un proceso muy caro y muy lento, ya que reproduce el patrón por áreas. La fotolitografía utiliza la difractación de la luz para copiar patrones y esto muchas veces limita la reproducción de geometrías complejas en áreas pequeñas.

La fotolitografía se limita a los sustratos de silicio extremadamente planos. Por ejemplo sobre una superficie curva el haz incidente de luz no podría reproducir una línea recta.

Si se quisiera imprimir un circuito electrónico en una lámina de plástico, sería un proceso imposible con al fotolitografía, pero en cambio la litografía suave permite realizar este tipo de operaciones.

1-. Primero es necesario disponer de un patrón, que puede ser cualquier objeto/estructura de tamaño reducido o bien se puede producir un patrón con fotolitografía, e-beam, o el micro-machining.

2-. A continuación se vierte un elastómero sobre este patrón y se solidifica mediante un proceso de luz o calor ultravioleta. Se retira la silicona obteniendo un molde.

Gracias a la flexibilidad que aporta el polímetro, tales como la flexibilidad y elasticidad, se pueden realizar estructuras sobre

cualquier superficie y material.

La transferencia de un patrón para realizar el estampado se hace mediante el uso de “tintas”. Se pueden utilizar tintas convencionales si solo se requiere reproducir efectos de color y reflejos de luz. O también se pueden utilizar químicos es modifican la estructura del material como por ejemplo:

- Repelencia al agua. - Energía interfacial.

- Conductividad eléctrica.

- Conductividad térmica. - Propiedades ópticas.

- Rigidez.

- Moléculas orgánicas. - Metales. - Cargas.

- Cristales. - Cristales líquidos. - Proteínas y otras

moléculas biológicas. - Células.

- ...

Estos químicos inducidos pueden ser por ejemplos:

Se puede utilizar para estructuras de patrón o repetición que van desde componentes pasivos tales como electrónica interconecta, lentes ópticas, membranas de filtración, o ultra eficientes micro-estructurados sumideros de calor, a los componentes activos tales como transistores o píxels de pantalla.

Se pueden crear:

Estructuras anti-reflejo Circuitos para la electrónica en

sustratos flexibles Redes de difracción Matrices micro-lense Elementos ópticos

Membranas de filtración

Se aplica a muchos mas campos que su principal, la electrónica:

•  Se aplica en productos de consumo. •  En procesos industriales •  Permite un buen control en una

gama infinita de estructuras y químicos, y la integración de éstos en los sistemas y dispositivos útiles.

Se pueden crear:

Estructuras anti-reflejo Circuitos para la electrónica en

sustratos flexibles Redes de difracción Matrices micro-lense Elementos ópticos

Membranas de filtración

Mediante estas técnicas, un dispositivo móvil podría fabricarse de materiales flexibles, o superficies autolimpiables, como por ejemplo un terminal con pantalla táctil que "se limpiara solo y fuera casi transparente”

Timex TX54 - El reloj de uña

Sorprendente éste mini reloj ajustable a la uña del pulgar. Es un diseño de Napoleon Merana, Steffen Schubert, y David Takacs para conmemorar el 150 aniversario de la creación del reloj. Es un proyecto conjunto entre la marca Timex y Core77. Practico y futurista

Nokia Morph Concept

Científicos del Tecnológico de Massachusetts (MIT) intentan desarrollar baterías eléctricas tan pequeñas como la mitad de una célula humana y construidas con virus modificados.

Las microbaterías podrán alimentar una gran variedad de dispositivos miniaturizados, como sensores médicos implantables o laboratorios-chip (microlaboratorios), con tan solo ‘estamparlas’ en su superficie.

Se llama «Molecular self-assembly» al ensamblado de moléculas sin guía ni ayuda de una fuente externa.

En una escala molecular, la aplicación precisa y controlada de las fuerzas intermoleculares pueden conducir a nuevas y previamente nanoestructuras inalcanzables.

Ensamblados biomoleculares son sofisticados y a menudo muy difíciles de aislar.

Se esta trabajando en la manera de sintetizar estos ensamblados, con la idea de mejorar el proceso de obtención de las moléculas libres para su posterior uso.

Electrostatic Self-Assembly (or layer- by-layer assembly)

Esto se consigue mediante la deposición alternativa de aniones y cationes sobre un sustrato adecuado. Uno de estos es la capa activa mientras que el otro permite que se le adhiera la nueva película gracias al efecto de la atracción electrostática.

Self-Assembled Monolayers (SAMs) Esta técnica se utiliza sólo para construir bloques de construcción básicos (moléculas constituyentes) a partir de enlaces intermoleculares más débiles , tales como Van der Waals, pudiendo ser reversibles para la posible corrección de la estructura final.

Posibles futuras aplicaciones del SAM:

HERRAMIENTAS PARA CONSTRUIR NANO-ESTRUCTURAS, Copyright Stuart Lindsay 2008 Consultado el 8 de Mayo de 2012, [En Línea], http://www.accefyn.org.co/sp/nanociencia/documents/curso/P%20Prieto_Class%20II.pdf

SOFT-LITOGRAPHY, consultado el 10 de Mayo de 2012, el línea; http://www.nanoterra.com/soft_lithography.asp.

Tecnologia del Futuro, Consultado el 8 de Mayo de 2012, [En Línea] http://www.taringa.net/posts/imagenes/2527000/Tecnologia-del-Futuro.html

Wikipedia, Consultado el 8 de Mayo de 2012, [En Línea] http://es.wikipedia.org/wiki/Top-down_y_Bottom-up

Dr. Shashi Jasty, Dr. Maxi Boeckl and Dr. Daniel Graham, Molecular self Assembly, Sigma-Aldrich Materials Vol. 1 Nº 2, pag. 3-7 [En línea], Consultado el 10/05/2012 http://www.sigmaaldrich.com/etc/medialib/docs/Aldrich/Brochure/material_matters_v1n2.Par.0001.File.tmp/material_matters_v1n2.pdf