วิธีใหม่ในการพิมพ์ลวดลายไมโครชิปบนพื้นผิวโค้ง

โดยบังเอิญ Zabow ได้ทิ้งชิ้นน้ำตาลเหล่านี้ไว้ชิ้นหนึ่งซึ่งฝังด้วยจุดแม่เหล็กขนาดเล็กหลายแถวในบีกเกอร์ และมันก็ทำเช่นเดียวกับที่น้ำตาลทำในเวลาและความร้อน มันละลาย เคลือบก้นบีกเกอร์เป็นก้อนเหนียวเหนอะหนะ “ไม่มีปัญหา” เขาคิด เขาก็จะละลายน้ำตาลไปตามปกติ ยกเว้นครั้งนี้เมื่อเขาล้างบีกเกอร์ออก ไมโครดอทก็หายไป แต่พวกเขาไม่ได้หายไปจริงๆ แทนที่จะปล่อยลงน้ำ พวกมันถูกย้ายไปยังก้นแก้วซึ่งพวกมันกำลังสร้างเงาสะท้อนเป็นสีรุ้ง “มันเป็นสีรุ้งที่ทำให้ฉันประหลาดใจจริงๆ” ซาโบว์เล่า สีบ่งชี้ว่าอาร์เรย์ของ microdots ยังคงรักษารูปแบบที่เป็นเอกลักษณ์ไว้ ความยุ่งเหยิงอันแสนหวานนี้ทำให้เขามีความคิด สามารถใช้น้ำตาลทรายธรรมดาเพื่อนำพลังของ ไมโครชิป ใช้กับพื้นผิวที่แปลกใหม่ได้หรือไม่? การค้นพบของ Zabow เกี่ยวกับกระบวนการพิมพ์ถ่ายโอนที่เป็นไปได้นี้เผยแพร่ในScienceเมื่อวันที่ 25 พฤศจิกายน ชิปเซมิคอนดักเตอร์ พื้นผิวไมโครแพตเทิร์น และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ล้วนอาศัยการพิมพ์ไมโคร ซึ่งเป็นกระบวนการในการวางรูปแบบที่แม่นยำแต่มีขนาดเล็กเป็นล้านส่วนถึงพันล้านเมตรบนพื้นผิวเพื่อให้มีคุณสมบัติใหม่ ตามเนื้อผ้า โลหะและวัสดุอื่นๆ ที่เป็นเขาวงกตเล็กๆ เหล่านี้พิมพ์บนเวเฟอร์แผ่นเรียบที่ทำจากซิลิคอน แต่เมื่อความเป็นไปได้ของชิปเซมิคอนดักเตอร์และวัสดุอัจฉริยะขยายตัว รูปแบบเล็กๆ ที่ซับซ้อนเหล่านี้จำเป็นต้องพิมพ์ลงบนพื้นผิวใหม่ที่ไม่ซ้ำใครและไม่เรียบ การพิมพ์ลวดลายเหล่านี้โดยตรงบนพื้นผิวนั้นเป็นเรื่องยุ่งยาก นักวิทยาศาสตร์จึงถ่ายโอนภาพพิมพ์ มีเทปและพลาสติกที่ยืดหยุ่นได้ (เช่น ใช้ผงสำหรับอุดรูเพื่อหยิบกระดาษหนังสือพิมพ์) แต่ของแข็งเหล่านี้ยังคงมีปัญหาในการสอดรับกับส่วนโค้งและมุมที่แหลมคมเมื่อวางพิมพ์กลับลงไป นอกจากนี้ยังสามารถทิ้งพลาสติกหรือสารเคมีอื่นๆ ที่ยากต่อการกำจัดหรือไม่ปลอดภัยสำหรับการใช้ทางการแพทย์ มีเทคนิคของเหลวที่วัสดุถ่ายโอนลอยอยู่บนผิวน้ำและพื้นผิวเป้าหมายถูกผลักผ่าน แต่นั่นก็เป็นเรื่องยุ่งยากเช่นกัน ด้วยของเหลวที่ไหลได้อย่างอิสระ อาจเป็นเรื่องยากที่จะวางงานพิมพ์บนพื้นผิวใหม่ได้อย่างแม่นยำในตำแหน่งที่คุณต้องการ แต่ในขณะที่ Zabow ค้นพบด้วยความประหลาดใจ ส่วนผสมง่ายๆ ของน้ำตาลคาราเมลและน้ำเชื่อมข้าวโพดสามารถช่วยได้ เมื่อละลายในน้ำเล็กน้อย ส่วนผสมของน้ำตาลนี้สามารถเทลงบนไมโครแพทเทิร์นบนพื้นผิวเรียบได้ เมื่อน้ำระเหย ลูกกวาดจะแข็งตัวและสามารถยกออกได้โดยมีลวดลายฝังอยู่ นำขนมที่มีพิมพ์มาวางบนพื้นผิวใหม่แล้วละลาย ส่วนผสมของน้ำตาล/น้ำเชื่อมข้าวโพดช่วยรักษาความหนืดสูงในขณะที่ละลาย ทำให้รูปแบบคงการจัดเรียงตัวเมื่อไหลผ่านส่วนโค้งและขอบ จากนั้นใช้น้ำล้างน้ำตาลออกให้เหลือแต่ลายไว้ การใช้เทคนิคนี้เรียกว่า REFLEX (FLExible Xfer ที่ขับเคลื่อนด้วย REflow) รูปแบบไมโครเซอร์กิตสามารถถ่ายโอนได้เหมือนลายฉลุเพื่อให้นักวิทยาศาสตร์หรือผู้ผลิตกัดและเติมวัสดุที่ต้องการในตำแหน่งที่เหมาะสม หรือวัสดุที่มีลวดลายสามารถถ่ายโอนจากชิปดั้งเดิมไปยังเส้นใยหรือไมโครบีดสำหรับการศึกษาทางชีวการแพทย์หรือไมโครโรโบติกส์ หรือบนพื้นผิวที่แหลมหรือโค้งภายในอุปกรณ์ใหม่ เทคนิคนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าประสบความสำเร็จกับพื้นผิวหลายประเภท รวมถึงการพิมพ์ลงบนปลายแหลมของเข็มหมุด และการเขียนคำว่า "NIST" ด้วยตัวอักษรสีทองระดับไมโครสเกลลงบนเส้นผมเส้นเดียว ในอีกตัวอย่างหนึ่ง ดิสก์แม่เหล็กขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ไมโครเมตรถูกถ่ายโอนไปยังเส้นใยไหมขัดฟันของเมล็ดไม้มียางขาวได้สำเร็จ เมื่อมีแม่เหล็ก ไฟเบอร์ที่พิมพ์ด้วยแม่เหล็กจะทำปฏิกิริยา แสดงว่าการถ่ายโอนทำงานแล้ว ยังมีอะไรให้สำรวจอีกมากด้วย REFLEX แต่กระบวนการนี้อาจเปิดโอกาสใหม่ๆ สำหรับวัสดุและโครงสร้างจุลภาคใหม่ๆ ในสาขาต่างๆ ตั้งแต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เลนส์ ไปจนถึงวิศวกรรมชีวการแพทย์ "อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ใช้เงินหลายพันล้านดอลลาร์เพื่อพัฒนาเทคนิคการพิมพ์ให้สมบูรณ์แบบเพื่อสร้างชิปที่เราพึ่งพา" Zabow กล่าว "คงจะดีไม่น้อยหากเราสามารถใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีเหล่านั้น ขยายการเข้าถึงของงานพิมพ์เหล่านั้นด้วยสิ่งที่เรียบง่ายและราคาไม่แพงเหมือนขนมสักชิ้น"