Traducido por Alejandro Ramos de la Peña
Investigadores del Laboratorio de Termodinámica ETH en Zurich han desarrollado un método que les permite imprimir estructuras a escala micro y nano.
Usando este método de impresión, partículas ultrafinas son transferidas a una superficie a partir de un capilar con la ayuda de un campo eléctrico. Dependiendo de que tanto se acumula el material en el mismo lugar, la estructura crece en altura, produciendo una nano-torre.
Cuando los investigadores automatizaron la nano-impresora utilizando un software especial, fueron capaces de producir las pequeñas torres de forma autónoma, de manera uniforme y sin ningún tipo de líneas de conexión.
La impresión se lleva a cabo con nano-partículas de una amplia variedad de materiales que se colocan en disolventes para formar tintas. Durante la impresión, las nano-partículas se auto ensamblan unas cerca de otras. El disolvente se evapora y las estructuras nano, que pueden ser notablemente menores a 100 nanómetros, están listas.
Los investigadores del ETH de Zurich prevén una amplia gama de posibles aplicaciones para su nuevo método, el cual implica la manipulación de la luz con nano-estructuras las cuales actuarían como antenas. Con esto, se establece el camino para aplicaciones en óptica, explican. Después de todo, la luz interactúa de manera diferente en nano-estructuras que con los objetos más grandes. Las superficies que han sido modificados con nano-estructuras pueden «manipular la luz», explica el estudiante de doctorado Patrick Galliker.
Estas superficies pueden absorber, concentrar y transmitir la luz en lugar de reflejarla. Actuando como mini-antenas, las estructuras minúsculas pueden absorber y amplificar la luz, que cae en una especie de trampa antes de que se transmitan a donde se necesita.
Esto podría ser utilizado para aumentar la eficiencia de las células solares de película delgada mediante la captación y canalización de la luz directamente hacia la capa activa. Hasta ahora, estas células solares no usan toda la luz incidente, ya que reflejan parte de ella y otra parte se escapa sin usar. Se podrían desarrollar trajes de camuflaje con este tipo de superficies, explicó Dimos Poulikakos, profesor de termodinámica y líder del grupo de investigación.
Por otra parte, usando dichas nanoestructuras podrían ser factibles, nuevos tipos de detectores más rápidos, más selectivos y sensibles. Las nanoestructuras también podrían ser utilizadas en microscopios ópticos especiales en los que la luz de las nanoantenas dispararían energía en forma de fluorescencia, lo que permitiría que objetos más pequeños, tales como las moléculas individuales, puedan ser observadas. Y, por supuesto, la nano-impresora podría emplearse para cualquier material que deba ser aplicado en nanoescala de una manera específica, tal como en la producción de los microprocesadores modernos.
Con el nuevo método de impresión, las estructuras diminutas podrían ser aplicadas a superficies diferentes de una manera rápida. Esta rapidez estaría en función de que la impresora estaría programada para aplicar el material solamente donde se necesita. De esta forma la remoción de material excedente, lo cual es necesario con otros métodos de estructuración a micro y nanoescala, ya no sería necesario, ahorrando valiosos recursos.
Como resultado, el rendimiento y el tamaño de las superficies impresas se puede aumentar considerablemente durante la producción industrial. Además, los prototipos en la escala más pequeña se podrían realizar de forma más rápida y confiable. Todo esto hará que el método sea mucho más atractivo frente a las alternativas ya disponibles.
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