«Наш подход снижает стоимость нанолитографии до такой степени, что ее можно сделать в вашем гараже», — говорит доктор Чи-Хао Чанг, доцент кафедры механической и аэрокосмической инженерии в штате Северная Каролина и старший автор статьи о работе.В большинстве традиционных литографий используются различные методы фокусировки света на светочувствительной пленке для создания двумерных узоров.
Эти методы основаны на использовании специализированных линз, электронных лучей или лазеров — все они чрезвычайно дороги. В других традиционных методах используются механические датчики, которые также являются дорогостоящими.
Для создания трехмерных структур двухмерные узоры по существу печатаются друг на друге.Исследователи NC State использовали другой подход, разместив наноразмерные полистирольные сферы на поверхности светочувствительной пленки.
Наносферы прозрачны, но изгибают и рассеивают проходящий через них свет предсказуемым образом в соответствии с углом, который принимает свет при попадании на наносферу. Исследователи управляют нанолитографией, изменяя размер наносферы, продолжительность светового воздействия, а также угол, длину волны и поляризацию света.
Исследователи также могут использовать один луч света или несколько лучей света, что позволяет им создавать самые разнообразные конструкции наноструктур.«Мы используем наносферу для формирования светового узора, что дает нам возможность формировать полученную наноструктуру в трех измерениях без использования дорогостоящего оборудования, необходимого для традиционных методов», — говорит Чанг. «И это позволяет нам создавать трехмерные структуры сразу, без необходимости создавать слой за слоем двумерные узоры».
Исследователи также показали, что они могут заставить наносферы самоорганизоваться в равномерно распределенный массив, который, в свою очередь, может быть использован для создания однородного рисунка трехмерных наноструктур.«Это может быть использовано для создания набора наноигл для использования в доставке лекарств или в других приложениях», — говорит Сюй Чжан, доктор философии. студент лаборатории Чанга и ведущий автор статьи.Новую технику можно также использовать для создания наноразмерных «струйных принтеров» для печати электроники или биологических клеток или для создания антенн или фотонных компонентов.«В этой работе мы сосредоточились на создании наноструктур с использованием светочувствительных полимеров, которые обычно используются в литографии», — говорит Чжан. «Но эту технику можно также использовать для создания шаблонов для трехмерных структур с использованием других материалов».
В настоящее время исследователи изучают несколько дополнительных способов манипулирования этой техникой для управления формой получаемых структур.«Мы изучаем возможности использования наносферных материалов, отличных от полистирола, а также наночастиц другой формы, кроме сфер», — говорит Чанг. «И в конечном итоге мы хотим изучить способы управления размещением частиц на светочувствительной пленке в виде рисунков, отличных от однородных массивов».