Una Rivoluzionaria Tecnica di Stampa per Nanostrutture Metalliche: Luce Economica e Velocità Sorprendente
I ricercatori presso il Georgia Institute of Technology hanno introdotto una tecnica rivoluzionaria per la stampa di strutture metalliche nanometriche, che è notevolmente più veloce ed economica rispetto a tutte le tecnologie attualmente disponibili. Questa soluzione scalabile potrebbe rivoluzionare un campo scientifico che fino ad ora si è basato su tecnologie costose e lente, aprendo la strada per l’applicazione pratica di nuove tecnologie.
L’avanzamento tecnologico in molti settori dipende dalla capacità di stampare strutture metalliche a scala nanometrica, cioè centinaia di volte più piccole di un capello umano. Il professor Sourabh Saha e il dottorando Jungho Choi del laboratorio di Saha hanno sviluppato una tecnica di stampa per nanostrutture metalliche che è 480 volte più rapida e 35 volte più economica rispetto ai metodi convenzionali attualmente in uso.
La loro ricerca è stata pubblicata sulla rivista Advanced Materials.
La stampa su scala nanometrica di metalli, nota come nanopatterning, permette la creazione di strutture uniche con funzionalità straordinarie ed è fondamentale per lo sviluppo di diverse tecnologie, tra cui dispositivi elettronici, conversione dell’energia solare, sensori e altro.
Solitamente, si crede che la stampa su scala nanometrica richieda fonti luminose ad alta intensità, come i costosi laser a femtosecondi che possono costare fino a mezzo milione di dollari. Questo costo elevato ha limitato l’accesso a questa tecnologia solo alle istituzioni di ricerca di alto livello.
La domanda cruciale affrontata dai ricercatori era: “È davvero necessario un costoso laser a femtosecondi ad alta intensità per stampare su scala nanometrica?” La loro ipotesi era che una fonte di luce meno costosa e a bassa intensità potesse ottenere lo stesso risultato.
Hanno selezionato i diodi emettitori di luce superluminescente (SLED) per la loro disponibilità commerciale e il loro costo accessibile, emettendo una luce miliardi di volte meno intensa dei laser a femtosecondi.
Saha e Choi hanno poi sviluppato una tecnologia di stampa innovativa basata sulla proiezione, convertendo immagini digitali in immagini ottiche e visualizzandole su una superficie di vetro. Questo sistema funziona in modo simile ai proiettori digitali ma produce immagini estremamente nitide. Utilizzando le proprietà uniche della luce superluminescente, sono riusciti a creare immagini chiare e precise con un numero minimo di difetti.
Hanno sviluppato anche un’inchiostro trasparente composto da sali metallici e altri prodotti chimici che poteva assorbire la luce. Quando la luce proveniente dal loro sistema di proiezione colpiva la soluzione, si verificava una reazione chimica che trasformava la soluzione in metallo. Le nanoparticelle metalliche si depositavano sulla superficie del vetro, creando così le nanostrutture. Grazie a questa tecnica di stampa a proiezione, è possibile creare un’intera struttura in un solo passaggio, notevolmente accelerando il processo.
I ricercatori hanno scoperto che la stampa su scala nanometrica tramite proiezione con luce a bassa intensità era possibile, purché le immagini fossero nitide. Ritengono che altri ricercatori possano replicare facilmente il loro lavoro utilizzando hardware disponibile in commercio. A differenza dei costosi laser a femtosecondi, i SLED utilizzati da Saha e Choi nella loro stampante costano circa 3.000 dollari.
Questa tecnica potrebbe avere un impatto significativo nei settori dell’elettronica, dell’ottica e della plasmonica, che richiedono nanostrutture metalliche complesse. “Penso che la comunità scientifica abbia sottostimato notevolmente i parametri di costo e velocità quando si tratta di fabbricare strutture di piccole dimensioni,” ha commentato Saha. “Solo quando avremo tecniche di produzione che tengano conto di questi parametri potremo sfruttare appieno la nanotecnologia a vantaggio della società.”
CREDITO
Istituto di tecnologia della Georgia