Autoensamblaje inteligente de nueva generación en nanotecnología Han creado una forma de producir estructuras nanométricas que se conectan entre sí siguiendo patrones complejos con una eficiencia sin precedentes.
El progreso de la electrónica exige aprovechar al máximo las ventajas que ofrece la miniaturización de componentes en la escala nanométrica. Pero equilibrar complejidad, precisión y adaptabilidad en la fabricación a escalas tan fantásticamente pequeñas es inevitablemente difícil.
Por fortuna, se puede conseguir que los bloques de básicos de construcción a escala nanométrica, algo así como los ladrillos, se acoplen unos con otros por sí solos, siguiendo el «plano de construcción» de los diseñadores humanos, sin que estos deban hacer el montaje.
El equipo del físico Aaron Stein, del Laboratorio Nacional estadounidense de Brookhaven (dependiente del Departamento de Energía estadounidense) acaba de desarrollar una forma de dirigir el autoensamblaje de múltiples patrones moleculares dentro de un único material, produciendo nuevas y más complejas arquitecturas en la nanoescala.
Se trata de un salto conceptual notable en el autoensamblaje, tal como enfatiza Stein. “En el pasado, estábamos limitados a un único patrón emergente, pero esta técnica rompe esa barrera con relativa facilidad. Esto es importante para la investigación básica, ciertamente, pero podría también cambiar el modo en que diseñamos y fabricamos la electrónica”.
En la imagen: Gwen Wright, a la izquierda, y Aaron Stein ante la máquina de escritura litográfica por haz de electrones en la sala blanca del Centro de Nanomateriales Funcionales adscrito al Laboratorio Nacional de Brookhaven. (Foto: Brookhaven National Laboratory)
Los microchips, por ejemplo, usan plantillas meticulosamente estampadas para producir las estructuras nanométricas que procesan y almacenan información. A través del autoensamblaje, sin embargo, estas estructuras pueden formarse espontáneamente sin el exhaustivo estampado preliminar.
Y ahora, el autoensamblaje puede generar múltiples patrones distintos, incrementando sobremanera la complejidad de las nanoestructuras que se pueden formar en un único paso.
Esta técnica encaja bastante fácilmente en los actuales procesos de fabricación de microchips.
En la nueva técnica se usan cadenas de copolímeros de bloque de dos moléculas distintas enlazadas entre sí debido a su habilidad intrínseca para autoensamblarse.
Para guiar el autoensamblaje, los científicos crearon plantillas de sustrato precisas pero simples.
Usando un método llamado litografía por haz de electrones, es posible grabar en la superficie de la plantilla patrones miles de veces más pequeños que el grosor de un cabello humano.
Entonces se añade una solución que contiene un grupo de copolímeros de bloque sobre la plantilla, se hace rotar el sustrato para crear un recubrimiento delgado en toda la superficie, y se «cocina» todo en un horno para poner en marcha el proceso que sitúe a cada molécula en su sitio. La energía térmica dirige la interacción entre los copolímeros de bloque y la plantilla, estableciendo la configuración final.