La pequeña casa del mundo:una microestructura de 20 micrómetros

• Utilizando un microscopio electrónico de barrido, los científicos construyen la microcasa más pequeña del mundo. 
• Tiene casi 20 micrómetros de largo y está construido 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. Se necesitan muchos materiales complejos, técnicas de ensamblaje y diseños robóticos para desarrollar estructuras de microorigami.

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

Realizaron, por primera vez, patrones y ensamblajes con una precisión de menos de 2 nanómetros, lo que podría ser beneficioso para futuras aplicaciones ópticas y de robótica.

¿Cómo construyeron esto?

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.

Modelado, autoplegado e instalación de microcasa 

Los investigadores utilizaron FIB [como una tijera] para cortar y darle forma a la membrana de sílice [papel] de la casa. Después de plegar las paredes en las ubicaciones deseadas, utilizaron el sistema de inyección de gas de 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 tejas en el techo de la estructura. En este proceso general de construcción de viviendas, el sistema tuvo que centrarse en una pequeña área de 300*300 micrómetros para disparar iones a la membrana de sílice.

Cortesía de investigadores | Instituto Femto-ST

Para ello, 2 ingenieros operaron el robot a través de varias computadoras. Aunque algunos pasos ya estaban automatizados, los investigadores esperan automatizar todo el proceso de ensamblaje en el futuro.

Referencia: Revista de ciencia y tecnología del vacío | doi: 10.1116/1.5020128

¿Por qué hicieron esto?

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 inferiores a 10 micrómetros. Su objetivo es dotar a los científicos de micro y nanotecnologías de 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 en fibras ópticas. Luego, estas fibras se insertarían en regiones inaccesibles o de difícil acceso, como los vasos sanguíneos, para detectar moléculas objetivo.

Además, los resultados experimentales muestran que la integración del microrobot con la cámara de vacío SEM ofrece los medios para ampliar el alcance de las 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 la luz, basadas en cristales nanofotónicos, celosías, 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 pequeñas y fijarlas en nanotubos de carbono, de hasta 10 nanómetros de radio.