A minúscula casa do mundo:uma microestrutura de 20 micrômetros

• Usando um microscópio eletrônico de varredura, os cientistas constroem a menor microcasa do mundo. 
• Tem quase 20 micrômetros de comprimento e é construído sobre uma fibra óptica clivada. 
• O experimento foi uma maneira divertida de demonstrar a precisão e a flexibilidade do µRobotex. 

Trabalhar em nanoescala é uma tarefa extremamente difícil. Envolve muitos materiais complexos, técnicas de montagem e projetos robóticos para desenvolver estruturas de micro-origami.

Agora, os cientistas do Instituto Femto-ST, em França, desenvolveram uma nova forma de trabalhar numa escala tão pequena. Eles usaram um microscópio eletrônico de varredura de feixe duplo (SEM)/feixe de íons focado (FIB) com um robô de 6 graus de liberdade para fabricar a menor microcasa do mundo.

Eles realizaram, pela primeira vez, padronização e montagem com uma precisão inferior a 2 nanômetros, o que poderia ser benéfico para futuras aplicações robóticas e ópticas.

Como eles construíram isso?

Eles combinaram os componentes da nanomontagem em uma câmara de vácuo e organizaram um microscópio eletrônico para observar o processo geral. É muito semelhante a construir um dado grande a partir de um pedaço de papel, mas requer ferramentas e técnicas sofisticadas.

Modelagem, autodobragem e instalação de microhouse 

Os pesquisadores usaram FIB [como uma tesoura] para cortar e moldar a membrana de sílica [papel] da casa. Depois de dobrar as paredes nos locais desejados, eles usaram o sistema de injeção de gás da FIB [em configurações de baixa potência] para fixar as bordas da estrutura.

Para demonstrar a flexibilidade e a precisão do sistema, eles espalharam suavemente um padrão de azulejos no telhado da estrutura. Neste processo geral de construção de casas, o sistema teve que se concentrar em uma pequena área de 300 x 300 micrômetros para disparar íons na membrana de sílica.

Cortesia de pesquisadores | Instituto Femto-ST

Para fazer isso, dois engenheiros operaram o robô por meio de vários computadores. Embora algumas etapas já tenham sido automatizadas, os pesquisadores esperam automatizar todo o processo de montagem no futuro.

Referência: Journal of Vacuum Science &Technology | doi: 10.1116/1.5020128

Por que eles fizeram isso?

O experimento foi uma maneira divertida de demonstrar o funcionamento [flexibilidade e precisão] do µRobotex – uma plataforma para caracterizar e micromontar estruturas minúsculas cujas dimensões são inferiores a 10 micrômetros. Seu objetivo é fornecer aos cientistas de micro e nanotecnologias equipamentos avançados e competitivos em nível internacional.

Com a ajuda do sistema μRobotex, os engenheiros podem construir microestruturas funcionalizadas para identificar moléculas específicas, colocando suas próprias microestruturas em fibras ópticas. Essas fibras seriam então inseridas em regiões inacessíveis ou de difícil acesso, como vasos sanguíneos, para detectar moléculas alvo.

Além disso, os resultados experimentais mostram que a integração do microrobô com a câmara de vácuo SEM oferece os meios para expandir o escopo das instalações de salas limpas para construir microestruturas tridimensionais com diferentes materiais.

Os pesquisadores também propuseram um novo mecanismo para fabricar diversos tipos de funções ópticas de captura de luz, baseadas em cristal nanofotônico, rede, antenas, nanotubos de carbono, biossensores 3-D com origami, etc.

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Atualmente, os cientistas estão trabalhando para aprimorar ainda mais o sistema; Eles querem construir estruturas mais finas e fixá-las em nanotubos de carbono, com raio de até 10 nanômetros.