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Soluzioni controllabili per nanostrutture a basso costo

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Batte bandiera italiana una nuova tecnologia che permetterà di realizzare strutture micrometriche e nanometriche su larga area a basso costo, senza impiegare strumenti o infrastrutture complesse. La tecnica, detta “Bagnamento litograficamente controllato” (o Lcw, ovvero Lithographically Controlled Wetting), è stata sviluppata e brevettata dall’Istituto per lo studio dei materiali nanostrutturati del Consiglio nazionale delle ricerche (Ismn-Cnr) di Bologna. Una scoperta talmente rilevante da meritarsi la copertina di Nature Protocols di settembre, dove sarà pubblicato il protocollo.

La novità del Lcw è che non necessita di interazione specifica tra le molecole del composto e la superficie; in questo modo “ è possibile usarla su qualsiasi materiale solubile e per diverse applicazioni tecnologiche”, come specifica il coordinatore dello studio Massimiliano Cavallini dell’Ismn Cnr.

Nella pratica alla soluzione viene fatto occupare esclusivamente lo spazio delimitato dalle protuberanze di uno stampo, costringendo il soluto ad autorganizzarsi in aree determinate. Un fenomeno paragonabile a ciò che succede quando si forma l’impronta della tazzina del caffè nel piattino dopo avervi appoggiato il cucchiaino. Lo stampo viene posizionato su un substrato dove è stata depositata una sottile pellicola sottile di una soluzione. A causa della forza capillare (l’interazione tra le molecole di un liquido o un solido sulla loro superficie di separazione), la soluzione si concentra tra il rilievo dello stampo e il substrato. “Quando il solvente evapora, aumenta la concentrazione del soluto che si deposita in corrispondenza delle protuberanze dello stampo in maniera altamente controllata, dando origine a nano strutture di dimensioni precise” spiega ancora Cavallini. “Se il soluto è un materiale funzionale, si ottengono così nano strutture con particolari proprietà fisiche come la conduzione elettrica o il superparamagnetismo”.

Le tecniche impiegate per realizzare gli stampi (rapid prototyping e replica molding) permette un costo per la tecnologia di gran lunga inferiore alle tecniche litografiche di tipo top-down.Tra le già verificate applicazioni, ad esempio, la fabbricazione dei transistori organici ambipolari, basati su nanostruttura, di microunità di memoria, fino alla disposizione controllata di molecole biologiche per sensori e crescita cellulare. Estendendo l’Lwc a materiali con proprietà ottiche inoltre – conclude Cavallini – si potrebbero “realizzare etichette anticontraffazione di prodotti commerciali”, impiegando materiali che non si modificano con la temperatura per creare “elementi di memoria per dispositivi che ‘raccontino’ la storia termica di un prodotto, contribuendo al controllo del rispetto della ‘catena del freddo’ nei prodotti surgelati”.

V.R.

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