ابداع روشی جدید در چاپ نانوساختارها

محققان استرالیایی و آمریکایی به‌روش جدیدی برای چاپ آرایه‌های نانوذرات دست یافتند.
با این روش که برگرفته از صنعت چاپ کتاب است، می‌توان قطعات فناوری‌نانو را در
مقیاس انبوه برای کاربرد در پیل‌های خورشیدی، زیست حسگرها و دیگر دستگاه‌های
الکترونیکی تولید نمود.

در حال حاضر برای ایجاد نانوساختارها از روش‌هایی چون لیتوگرافی پرتوالکترونی و
پروب روبشی استفاده می‌شود اما استفاده از این روش‌ها در مقیاس تجاری، به‌دلیل
نداشتن سرعت تولید بالا مقرون‌ به‌صرفه نیست و از لحاظ سرعت مانند روش‌های قدیمی
چاپ کتاب تا قبل از گوتنبرگ است.

اودو باخ و همکارانش در دانشگاه موناش استرالیا با همکاری محققان آزمایشگاه ملی
برکلی آمریکا، با الهام از روش گوتنبرگ در چاپ کتاب، شیوه نانوچاپ جدیدی را برای
ساخت انبوه و ارزان قطعات نانوساختاری دستگاه‌های الکترونیکی، ابداع نمودند. در این
شیوه، صفحه چاپ متشکل است از یک ویفر سیلیکونی که با ماده مقاوم به نور پوشیده شده
و روی آن یک ماسک قرار داده شده است. با قرار دادن این صفحه در معرض پرتوهای
الکترونی قسمت‌هایی از لایه مقاوم به نور از بین رفته و آماده حکاکی می‌شود. در
مرحله بعد این ویفر با لایه‌ای از طلا که تنها به قسمت‌های حکاکی شده چسبیده
پوشانده می‌شود. پس از این فرآیند محققان با استفاده از گروه‌های سولفور هیدروژن،
زنجیره‌های پلی اتیلن گلیکول که در قسمت‌های انتهایی خود دارای گروه‌های آمینه با
بار مثبت هستند را به ذرات طلا متصل کردند. حال با خیساندن صفحه‌ای که به این ترتیب
آماده شده در جوهری متشکل از نانوذرات طلای پوشانده شده با مولکول‌های DNA با بار
منفی، جاذبه الکترواستاتیکی به‌وجود آمده موجب چسبیدن DNA به گروه‌های آمینه شده و
به این ترتیب نانوذرات طلا روی نواحی طلایی الگو داده شده روی ویفر سیلیکونی قرار
می‌گیرند. فرآیند اصلی چاپ در این روش عبارتست از پرس کردن صفحه چاپ به ورق متشکل
از ویفر سیلیکونی که با لایه‌ای از DNA و فیلم نازکی از طلا پوشیده شده است. جوهر
چاپ در این روش از طریق پیوندهایی محکمتر از جاذبه الکتروستاتیکی بین DNA و گروه‌های
آمینه به DNA می‌چسبد و با برداشته شدن صفحه چاپ، نانوذرات طلا مطابق الگوی دلخواه
طراحی شده روی آن ورق، باقی می‌ماند.

به گفته باخ این روش فعلا در مرحله آزمایشگاهی قرار دارد و تجاری‌سازی آن برای
استفاده در دستگاه‌های الکترونیکی، با مشکلاتی روبرواست. از جمله آنکه در حال حاضر
برای رسیدن به چاپی با کیفیت خوب لازم است تا پس از هر چند چرخه، مهر چاپی را مجدد
تولید کرد. برای رفع این مشکل باخ و همکارانش به‌دنبال یافتن زیرلایه‌های مناسبتری
هستند که بتوان فرآیند چاپ را با فشار کمتری انجام داده و آسیب وارد بر مهر را کاهش
داد. گفتنی است گزارشی از این تحقیق در نشریه Angewandte Chemie International
Edition به چاپ رسیده است.