La Casa Más Pequeña del Mundo: Una Microestructura de 20 Micrómetros

• Usando un microscopio electrónico de barrido, científicos construyen la microcasa más pequeña del mundo.
• Mide casi 20 micrómetros de largo, construida sobre una fibra óptica cortada.
• El experimento fue una forma divertida de demostrar la precisión y flexibilidad de µRobotex.

Trabajar a nanoescala es una tarea extremadamente difícil. Implica muchos materiales complejos, técnicas de ensamblaje y diseños robóticos para desarrollar microestructuras de origami.

Ahora científicos del Instituto Femto-ST, Francia, han desarrollado una nueva forma de trabajar a tan pequeña escala. Usaron un microscopio electrónico de barrido (SEM) de haz dual / haz de iones enfocado (FIB) con robot de 6 grados de libertad para fabricar la microcasa más pequeña del mundo.

Lograron, por primera vez, patrones y ensamblaje con una precisión de menos de 2 nanómetros, lo que podría ser beneficioso para futuras aplicaciones robóticas y ópticas.

¿Cómo la Construyeron?

Combinaron los componentes de nanoensamblaje dentro de una cámara de vacío, y dispusieron un microscopio electrónico para observar el proceso general. Es muy similar a construir un dado grande a partir de una hoja de papel, pero requiere herramientas y técnicas sofisticadas.

Patronado, auto-plegado e instalación de la microcasa

Los investigadores usaron FIB [como tijeras] para cortar y dar forma a la membrana de sílice [papel] de la casa. Después de plegar las paredes en sus ubicaciones deseadas, usaron el sistema de inyección de gas del FIB [en configuraciones de baja potencia] para fijar los bordes de la estructura.

Para demostrar la flexibilidad y precisión del sistema, pulverizaron suavemente un patrón de azulejos en el techo de la estructura. En este proceso general de construcción de la casa, el sistema tuvo que enfocarse en un área diminuta de 300x300 micrómetros para disparar iones sobre la membrana de sílice.

Cortesía de los investigadores | Instituto Femto-ST

Para hacer esto, 2 ingenieros operaron el robot a través de múltiples computadoras. Aunque algunos pasos ya estaban automatizados, los investigadores esperan automatizar el proceso completo de ensamblaje en el futuro.

Referencia: Journal of Vacuum Science & Technology | doi: 10.1116/1.5020128

¿Por Qué Lo Hicieron?

El experimento fue una forma divertida de demostrar el funcionamiento [flexibilidad y precisión] de µRobotex – una plataforma para caracterizar y microensamblar estructuras diminutas cuyas dimensiones son menos de 10 micrómetros. Su objetivo es proporcionar a los científicos en tecnologías micro y nano equipos avanzados y competitivos a nivel internacional.

Con la ayuda del sistema μRobotex, los ingenieros pueden construir microestructuras funcionalizadas para identificar moléculas particulares colocando sus propias microestructuras sobre fibras ópticas. Estas fibras se insertarían luego en regiones inaccesibles o de difícil acceso, como vasos sanguíneos para detectar moléculas objetivo.

Además, los resultados experimentales muestran que integrar micro-robot con cámara de vacío SEM ofrece los medios para expandir el alcance de instalaciones de sala limpia para construir microestructuras tridimensionales con diferentes materiales.

Los investigadores también propusieron un nuevo mecanismo para fabricar varios tipos de funciones ópticas para atrapar luz, basados en cristal fotónico nano, redes, antenas, nanotubos de carbono, biosensores 3D con origami, etc.

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Actualmente, los científicos están trabajando para mejorar aún más el sistema; Quieren construir estructuras más diminutas y fijarlas sobre nanotubos de carbono, tan pequeños como 10 nanómetros de radio.