シカゴ大学の化学者たちは、水と紙を含む天然素材を使ってパターンを作製し転写する、環境に優しいマイクロファブリケーション法を開発した。上の写真は、研究著者のチュアンワン・ヤンが印刷プロセスの例を持っているところ。写真提供：ティアン研究室
紙に印刷するのと同じぐらいの容易さと持続性で、信じられないほど小さな構造物を作成できると想像してください。これは、コンピューター チップから医療機器まで、あらゆるものの動作に不可欠な微細構造を作成するプロセスであるマイクロファブリケーションの最前線です。
伝統的に、 微細加工 環境に関わる集中的なプロセスでした 有毒化学物質 安全に処分するのが難しい。しかし、シカゴ大学の科学者たちは、この状況を変えたいと考えている。
最新の 出版物 Nature Sustainability誌に、ボジ・ティアン教授の研究室が水と 天然素材パターンを作成および転送するためのツール（紙を含む）
ティアン氏によると、このプロセスは自然界からインスピレーションを得ており、例えばヤモリが自然に壁に張り付いたり剥がれたりする様子を模倣しているという。
水の新たな利用
フォトリソグラフィーと呼ばれるプロセスを使用して顕微鏡レベルで微細なパターンを作成する従来の微細加工では、ほとんどの家庭用電化製品や消費者向け電化製品に見られる集積回路の製造に長い間有害な化学物質に依存してきました。
しかし、シカゴ大学の研究者たちは、従来の有毒物質の代わりに水を環境に優しい活性化剤として使用する、より環境に優しい微細加工方法を発見しました。
彼らの革新的な技術は、塩を利用した光化学合成として知られる古いプロセスに新たな工夫を加えたものだ。新しいバージョンでは、レーザーを利用して紙に模様を作り、それを水を使って簡単に転写できる。
「水は小さな模様をベース材料から優しく効果的に分離できることを発見しました」とティアン氏は言う。
この技術を使用して、研究チームは紙のセルロースを導電性カーボンに変えるプロセスを改善することができました。その後、カーボンの表面を慎重に調整し、刺激装置を使用してナノスケールの材料の反応を効率的に促進することで、そのカーボンを高度なセンサーに変えることができます。
水とレーザー書き込みによって生成されるこの貴重な炭素は、高度なセンサーから複雑な医療機器に至るまで、さまざまな用途があることがわかっています。
ティアン研究室の博士研究員で論文の筆頭著者であるチュアンワン・ヤン氏は、「有毒な溶媒の代わりに水を使用することは大きな前進だ」と付け加えた。
機械を作る
ヤン氏は、この手法をさらに強化するために、「ロールツーロール レーザー ライター」と呼ばれる革新的なツールを開発しました。このデバイスは、レーザー ベースの書き込みとパターン転送を自動化し、プロセスをより高速かつ信頼性の高いものにします。
「このマシンの設計と構築には約6か月かかりましたが、大規模なアプリケーションの製造速度が大幅に向上しました」とヤン氏は語った。
彼らの方法は、複雑なものを作るために必要な正確な技術に取って代わるものではないかもしれないが、 コンピュータチップ研究者たちは、医療検査やウェアラブルデバイス用の手頃な価格の使い捨てセンサーなど、他の用途への利用に楽観的だ。
「シリコンチップほどの高精度は必要ないが、高い機能性が求められるデバイスには特に役立つと考えています」とティアン氏は語った。
このプロジェクトに携わったティアン研究室の大学院生、ペンジュ・リー氏は、「私たちの設計は、超薄型フィルムの製造効率を高めます。 医療機器心臓や神経の刺激や感知に使用されるものも含まれます。」
自然の力を活用し、シンプルで環境に優しい材料を使用することで、チームの革新的な方法は、微細加工プロセスを再構築し、科学技術産業の未来を定義するグリーンテクノロジーの高まりに貢献する態勢を整えています。
詳細情報:
Chuanwang Yang 他「持続可能なデバイス微細加工のためのバイオインスパイアされた透過性接合アプローチ」Nature Sustainability (2024)。 DOI: 10.1038/s41893-024-01389-5
提供元
シカゴ大学
引用: 科学者が水と紙を使った環境に優しい微細加工法を開発 (2024年8月29日) 2024年8月29日にhttps://techxplore.com/news/2024-08-scientists-eco-friendly-microfabrication-method.htmlから取得
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#科学者が水と紙を使った環境に優しい微細加工法を開発
2024-08-29 13:53:04