دانشمندان بخش علوم مولکولی آزمایشگاه ملی چین و دانشکده شیمی دانشگاه پکینگ، روشی برای استفاده از بال‌های جیرجیرک دشتی بعنوان بلوک‌‌های چاپ در مقیاس نانو، پیدا کرده‌اند. روش آنها مبتی بر لیتوگرافیِ نانوچاپی (nanoimprint lithography or NIL) ، می‌باشد و می‌تواند برای ساخت پوشش لنزهای ضد بازتابش و همچنین ساخت بسترهای بهبود یافته برای اسپکتروسکوپی رامان سطحی بهبود یافته (surface-enhanced)، مورد استفاده قرار گیرد.
استفاده از بال جیرجیرک دشتی برای ساخت نانوساختارها
محققان چینی روشی برای استفاده از بال‌های جیرجیرک دشتی
به عنوان قالب های چاپ در مقیاس نانو، پیدا کرده‌اند. روش آنها مبتی بر
لیتوگرافیِ نانوچاپی (nanoimprint lithography or NIL)، است و می‌تواند
برای ساخت پوشش لنزهای ضد بازتابش و ساخت بسترهای بهبود‌یافته برای
اسپکتروسکوپی رامان با سطوح بهبود‌یافته (surface-enhanced)، مورد استفاده
قرار گیرد.
بال جیرجیرک های دشتی پوشیده از هزاران برآمدگی ریزِ
شبیه ستون است، به طوری که نور فرودی را پراکنده کرده و مانع بازتابش آن می‌شوند.
هر کدام از این ستون‌های مخروطی شکل، ارتفاعی معادل ۴۰۰ نانومتر دارد و به
صورت مایل و با زاویه ۳۰ درجه نسبت به سطح، روی آن قرار گرفته است.
محققان با استفاده از NIL، قالب‌های بسیار دقیقی از این
الگوها ساخته‌اند، به این روش که ابتدا بال را کاملاً تمیز کرده، و سپس آن
را روی لایه گرم شده‌ای از پلی متیل متاکریلات (PMMA)، با فشاری مناسب
قرار دادند. پلی متیل متاکریلات ماده‌ای است که اغلب برای ساخت قالب‌ها
مورد استفاده قرار می‌گیرد. با برداشتن بال، آرایه‌هایی از نانوچاه (ساختارهای
بال به صورت معکوس) روی قالب PMMA ایجاد می‌شود. این قالب‌ها برای کپی کردن
نانوساختارهای مذکور، روی گستره وسیعی از سطوح قابل استفاده است.
جین زانگ، از دانشگاه پکینگ، در این باره می‌گوید: “با استفاده از بال
جیرجیرک دشتی به عنوان مهر، قادر هستیم تا نانوساختارهای طبیعی را روی سطوح،
کپی کنیم در حالی که ساخت این نانوساختارها با روش‌های معمول بسیار مشکل
است”.
پس از این که قالب PMMA سرد و محکم شد می‌توان الگویِ روی آن را با استفاده
از فرایندهایی مثل قلم‌زنی یونی واکنش‌پذیر (RIE) ، به یک بستر سیلیکونی
منتقل کرد. بسترهای سیلیکونی که پس از قلم‌زنیِ مورد نظر ساخته می‌شوند،
دارای آرایه‌هایی منظم از نانوچاه در سطح خود هستند که مانع بازتابش نور می
شود. بنابراین این بسترهای سیلیکونی، برای استفاده در لنزها و ابزارهای
نوریِ ضد بازتابش بسیار مناسب هستند.
سطح بال جیرجیرک‌ها با ماده‌ای موم شکل پوشیده شده که مانع از چسبیدن بال
به قالب پلاستیکی می‌شود، نیازی به استفاده از ماده ضد چسبیدن که به طور
معمول در روش‌های NIL مورد استفاده قرار می‌گیرد، نیست.
به همین ترتیب می‌توان نانوستون‌های فلزی را با پوشش‌دهی لایه‌ای از فلز
روی قالب، ساخت. این نانوستون‌ها در اپتیکِ میدان نزدیک و SERS مورد
استفاده قرار می‌گیرند. مطالعاتی که اخیراً یک گروه استرالیایی انجام داده
حاکی از آن است که نانوستون‌های طلا و نقره ساخته شده از بال جیرجیرک دشتی،
برای تولید بسترهای SERS بسیار مناسب هستند. ( جزئیات این مطالعه در
مجلهNanotechnology به چاپ رسیده است).
این فرایند مقرون به صرفه است اما هنوز همراه با مشکلاتی است. به عنوان
نمونه، بسترهای سیلیکونیِ تولید شده به وسیله قلم‌زنی، یکنواخت نیستند و
حتی تعدادی از نانوچاه‌ها با یکدیگر تداخل پیدا می‌کنند. به همین دلیل، به
نظر می‌رسد که PMMA، پوششی ایده‌آل برای فرایند قلم‌زنی ذکر شده نیست و
لازم است موادی متفاوت و همچنین زمان‌های قلم‌زنی متفاوت، مورد بررسی قرار
گیرند.
علاوه بر آن، هر بال فقط چند بار می‌تواند برای ساخت قالب، مورد استفاده
قرار گیرد، زیرا فشار و گرمای اعمال شده در حین لیتوگرافیِ نانوچاپی،
ساختار روی مهر (بال) را تغییر می‌دهد.
جیرجیرک‌های دشتی بیشتر در نواحی گرمسیر زندگی می‌کنند و به‌خاطر اندازه
بزرگ (طول جیرجیرک‌های بالغ به دو اینچ می‌رسد) و صدای بلندشان، در میان
شاخ و برگ‌ها به‌آسانی پیدا می‌شوند.
نتایج این تحقیق در مجلهAppl. Phys. Lett. منتشر شده است.
