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“甜蜜”的微芯片,新技术可用糖实现曲面打印

2022年11月28日 08:53  |  作者:张佳欣  |  来源:科技日报 分享到: 

使用糖和玉米糖浆,研究人员加里·扎博将“NIST”这个词用金色字母转移到人的头发上。图片来源:美国国家标准技术研究院

普通的食糖可将微芯片图案转移到新的和非传统的表面上吗?在最新一期《科学》杂志上,美国国家标准技术研究院(NIST)科学家报告了一种利用糖在几乎任意共性表面上进行转印的方法,该技术为电子、光学和生物医学工程等领域开辟新材料和微结构提供了新的可能性。

半导体芯片、微图案表面和电子产品都依赖于微缩印刷,这是一种将百万分之一到十亿分之一米宽的精确但微小的图案放置在表面上,以赋予它们新特性的过程。传统上,这些由金属和其他材料组成的微型图案都印在平坦的硅晶圆上。但随着半导体芯片和智能材料的可能性扩大,这些复杂、微小的图案需要打印在新的、非传统的、非平面的表面上。直接在这些表面上打印图案是很棘手的,所以科学家们转印了印刷品,但精确转移到更普遍的任意曲率的表面仍然难以实现。

研究人员发现,焦糖和玉米糖浆的简单组合就可以做到这一点。当溶解在少量水中时,这种糖混合物可以灌浇在平面上的微型图案上。一旦水分蒸发,糖果就会变硬,并可以在嵌入图案的情况下被掀开。然后将印有图案的糖果放在新的表面上并融化。糖和玉米糖浆的组合在融化时保持高黏度,使图案在流过曲线和边缘时保持其排列。接着用水把糖洗掉,只留下了图案。

使用这种名为“回流驱动柔性转印(REFLEX)”的技术,微电路图形可以像模板一样被转移,科学家或制造商能够在正确的位置蚀刻和填充他们需要的材料。图案化材料可从原始芯片转移到纤维或微珠上,用于潜在的生物医学或微型机器人研究,或者转移到新设备的尖锐或弯曲的表面上。

利用REFLEX,研究人员成功在大头针的尖端上,以及在人类一缕头发上用微缩金色字母印下“NIST”这个词。在另一个例子中,1微米直径的磁盘被成功地转移到乳草种子的绒毛纤维上。在有磁铁的情况下,磁性打印的纤维发生了反应,表明转移工作已经成功。

总编辑圈点

用糖浆来转印微芯片图案?这种脑洞大开做法令人联想起我国传统民间手工艺——糖画,不得不说两者有着异曲同工之妙。当然,上述研究所转印的图案只有百万分之一到十亿分之一米宽,单从尺度上来说,比曾在街头巷尾叫卖的糖画要精细许多倍。糖是日常生活中最普通不过的食材,把它应用在微电路和半导体芯片的前沿研究上,实现了“接地气”与“高大上”的无缝衔接,这种打破固有思维框架的尝试值得借鉴。

编辑:马嘉悦

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