Una técnica prometedora en este sentido es la denominada litografía de nano-impresión que utiliza moldes finamente trabajados, pero esos moldes tienen poca resolución o son frágiles. Ante este problema, investigadores de la Universidad de Yale (Estados Unidos) han demostrado que estos moldes pueden favbricarse a partir de materiales más duraderos – un avance que podría hacer que la técnica fuera comercialmente viable.
“La litografía convencional ha llegado a su límite”, asegura Jan Schroers, profesor de ingeniería mecánica de Yale, que lideró la investigación en la que usó moldes vidrios metálicos para la litografía de nano-impresión. Unos sellos fabricados a nano-escala que prometen ser más simples y baratos que la fotolitografía convencional.
En litografía de nano-impresión, un molde hecho de un material duro como el metal o el silicio se preiosna dentro de un material más blando, como el silicio fundido o un polímero. Después, los moldes pueden ser re-utilizados. Pero tanto los metales como el silicio poseen limitaciones como materiales de molde. El silicio es quebradizo, y los moldes fabricados con este material fallan a partir de unos cien usos, según Schroers. Los moldes de metal son más resistentes pero son granulosos y sus características no pueden ser más pequeñas que los granos (de unos 10 micrometros).
“En muchos de sus usos, los vidrios metálicos son el material ideal para la litografía de nano-impresión”, asegura John Rogers, profesor de ingeniería de materiales en la Universidad de Illinois (Estados Unidos), que no participó en el trabajo. “Son extremadamente fuertes y pueden moldearse a resoluciones extremadamente altas”, explica. Los metales comunes son cristalinos pero los vidrios metálicos en bulto, creados al enfriar los metales fundidos muy rápidamente para evitar la cristalización, no poseen dicha estructura. Como los moldes de silicio, pueden fabricarse de manera muy fina.
Schroers señala que los moldes de vidrio metálico pueden, además, utilizarse millones de veces para formar los materiales, incluídos polímeros como los usados para fabricar los DVD. El equipo de la Universidad de Yale ha utilizado los moldes para crear micropartes como engranajes y pinzas y también estructuras más finas. El grupo de Schroers describe en la edición de Nature de esta semana cómo hacer los moldes con características tan pequeñas como de 13 nanómetros.
“En teoría, el límite de tamaño es el tamaño de un único átomo”, puntualiza Schroers acerca de los moldes de vidrio. De hecho, los investigadores de Yale esperan poder fabricar moldes que formen estructuras aún más finas al controlar la química de la superficie de los vidrios metálicos. Pero la limitación principal al trabajar sobre los moldes es la estructura de las plantillas de metal y silicio utilizadas para fabricarlos. Con la esperanza de poder aumentar la resolución de los moldes, Schroers se encuentra actualmente desarrollando plantillas de nano-estructuras como los nano-tubos de carbono de apenas uno o dos nanómetros de diámetro.