Poner 50 mil millones de transistores del tamaño de una uña en un microchip es una hazaña que requiere técnicas de precisión a nivel nanométrico: colocar capas de películas delgadas, luego grabarlas, depositarlas o Dispositivos dentro de un chip.
El proceso depende en gran medida de solventes que transportan y depositan materiales en cada capa, solventes que pueden ser difíciles de manejar y tóxicos para el medio ambiente.
Ahora, investigadores dirigidos por Fiorenzo Omenetto, profesor de ingeniería Frank C. Doble en la Universidad de Tufts, han desarrollado un enfoque de nanofabricación que utiliza agua como disolvente principal, lo que la hace más respetuosa con el medio ambiente y abre la puerta a desarrollos que combinan materiales inorgánicos. y compuestos biológicos. Contenido. La investigación se informa en la revista. Nanotecnología de la naturaleza.
El desafío de utilizar agua como disolvente es que los materiales con los que entra en contacto durante la fabricación suelen ser hidrófobos, lo que significa que repelen el agua. Al igual que las gotas de agua en un automóvil bien encerado, la superficie de una oblea de silicio u otro material puede resistir ser recubierta uniformemente con un material a base de agua.
Ominetto y su equipo en el SilkLab de la Universidad de Tufts descubrieron que un componente proteico de la seda común, llamado fibroína de seda, puede aumentar significativamente la capacidad del agua para cubrir uniformemente cualquier superficie, dependiendo de la cantidad de fibroína que se agregue.
Otros tensioactivos similares que alteran las propiedades del agua se utilizan en la producción comercial para superar este problema, pero la fibroína de seda se puede utilizar en cantidades significativamente más bajas, lo que produce resultados de mayor calidad y es ecológico y respetuoso con el medio ambiente.
“Esto abre una enorme oportunidad en instrumentación”, afirmó Omenito. “No sólo se pueden depositar materiales y metales solubles en agua sobre silicio, sino también sobre todo tipo de polímeros. Podemos depositar e imprimir moléculas biológicas prácticamente en cualquier superficie con precisión nanométrica”.
Ominito y su equipo demostraron esta capacidad en los primeros estudios para crear un transistor híbrido de silicio-biológico que puede responder al entorno, realizar la transición entre el procesamiento digital y analógico y ser un precursor de los dispositivos neuromórficos (similares al cerebro).
Las biomoléculas se han utilizado junto con la electrónica para detectar glucosa en sangre, anticuerpos que detectan infecciones y fragmentos de ADN para detectar mutaciones, pero su integración en dispositivos nanofabricados comunes, como los microchips, puede permitir el diseño de biosensores y procesadores de próxima generación. que responden a la salud y al medio ambiente.
El estudio actual demuestra nanodispositivos que utilizan procesamiento a base de agua que incluye muchos componentes que se utilizan ampliamente hoy en día en computadoras, teléfonos inteligentes, células solares y otras tecnologías:
- Los transistores de óxido de zinc, galio e indio se utilizan principalmente en tecnologías de visualización, electrónica flexible, detección de imágenes y pantallas táctiles.
- Aisladores de óxido de aluminio utilizados en transistores para controlar el flujo de electrones.
- Películas de óxido de níquel utilizadas en filtros ópticos, células solares y pantallas transparentes, y
- Las películas de perovskita se utilizan en células solares de alta eficiencia, diodos emisores de luz, detectores de luz, láseres y almacenamiento de memoria.
El rendimiento de estos componentes es comparable al de sus homólogos producidos comercialmente. De hecho, la fabricación de microchips y otros nanodispositivos a base de agua se puede adaptar fácilmente a los procesos de fabricación existentes.
