Изображение было создано с помощью атомно-силового микроскопа и процесса под названием ThermoChemical NanoLithography (TCNL). Пиксель за пикселем команда Технологического института Джорджии разместила нагретый кантилевер на поверхности подложки, чтобы создать серию ограниченных химических реакций в нанометровом масштабе. Изменяя только температуру в каждом месте, доктор философии.
Кандидат Кейт Кэрролл контролировал количество создаваемых новых молекул. Чем больше жара, тем больше локальная концентрация. Чем больше тепла, тем светлее оттенки серого, что видно на лбу и руках Мини Лизы.
Меньше тепла создавало более темные оттенки ее платья и волос, которые можно было увидеть, если визуализировать молекулярный холст с помощью флуоресцентного красителя. Расстояние между пикселями составляет 125 нанометров.«Регулируя температуру, наша команда манипулировала химическими реакциями, чтобы изменять концентрации молекул в наномасштабе», — сказала Дженнифер Кертис, доцент Школы физики и ведущий автор исследования. «Пространственное ограничение этих реакций обеспечивает точность, необходимую для создания сложных химических изображений, таких как Mini Lisa».
Получение градиентов химической концентрации и вариаций в субмикрометровом масштабе трудно достичь с помощью других методов, несмотря на широкий спектр применений, которые этот процесс может позволить. Исследовательское сотрудничество Georgia Tech TCNL, в которое входят доцент Элиза Риедо и регент профессор Сет Мардер, произвело химические градиенты аминогрупп, но ожидает, что процесс может быть расширен для использования с другими материалами.«Мы предполагаем, что TCNL сможет формировать градиенты с другими физическими или химическими свойствами, такими как проводимость графена», — сказал Кертис. «Этот метод должен обеспечить широкий спектр ранее недоступных экспериментов и приложений в таких разнообразных областях, как наноэлектроника, оптоэлектроника и биоинженерия».
Еще одно преимущество, по словам Кертиса, заключается в том, что атомно-силовые микроскопы довольно распространены, а терморегулирование относительно несложно, что делает этот подход доступным как для академических, так и для промышленных лабораторий. Чтобы облегчить свое видение устройств для нанопроизводства с TCNL, команда Технологического института Джорджии недавно интегрировала наномассивы из пяти тепловых консолей, чтобы ускорить темпы производства.
Поскольку этот метод обеспечивает высокое пространственное разрешение при более высокой скорости, чем другие существующие методы, даже с одним кантилевером, Кертис надеется, что TCNL предоставит возможность наноразмерной печати, интегрированной с производством большого количества поверхностей или повседневных материалов, размеры которых больше более чем в миллиард раз больше, чем сами возможности TCNL.