Seg\u00fan un art\u00edculo publicado este mes en Nanowerk.com, investigadores en ingenier\u00eda de la Universidad de Arkansas y la Universidad de Nebraska-Lincoln han descubierto un novedoso proceso de nanomecanizaci\u00f3n que permitir\u00e1 a los fabricantes producir mejores dispositivos a nanoescala para realizar funciones importantes, como la detecci\u00f3n de ADN o un control preciso de la administraci\u00f3n de f\u00e1rmacos.<\/p>\n
La investigaci\u00f3n, que se publicar\u00e1 en la revista Physical Review Letters, se centra en la ruptura diel\u00e9ctrica de mol\u00e9culas org\u00e1nicas de l\u00edquidos introducidas durante el proceso de nanomecanizaci\u00f3n. Los materiales diel\u00e9ctricos no conducen la corriente el\u00e9ctrica. <\/p>\n
\u201cLa comprensi\u00f3n de las propiedades diel\u00e9ctricas de capas muy finas desempe\u00f1a un papel fundamental en los dispositivos electr\u00f3nicos de \u00faltima generaci\u00f3n\u201d, se\u00f1ala Ajay Malshe, profesor de ingenier\u00eda mec\u00e1nica de la Universidad de Arkansas. \u201cEn los \u00faltimos 10 a\u00f1os, el proceso de mecanizaci\u00f3n en materiales conductores para estos dispositivos ha llegado al nivel de los micr\u00f3metros (entre 3 y 10 micr\u00f3metros). Ahora, con este proyecto, hemos demostrado por primera vez la ruptura diel\u00e9ctrica a nivel nanom\u00e9trico\u201d. <\/p>\n
\u201cEste conocimiento es un paso importante de cara a lograr reproductibilidad, fiabilidad y repetibilidad a la hora de fabricar a escalas por debajo de los 20 nan\u00f3metros, algo fundamental para la realizaci\u00f3n de sistemas activos a nanoescala\u201d, se\u00f1al\u00f3 Kamlakar Rajurkar, profesor de ingenier\u00eda industrial y sistemas de gesti\u00f3n de la Universidad de Nebraska-Lincoln. <\/p>\n
Utilizando un microscopio de sonda de barrido con caracter\u00edsticas adicionales, Malshe, Rajurkar y Kumar Virwani, ingeniero coautor del estudio, concibieron una m\u00e1quina de descarga el\u00e9ctrica y una plataforma de fabricaci\u00f3n y descubrieron la ruptura de mol\u00e9culas diel\u00e9ctricas a trav\u00e9s de un agujero de menos de 20 nan\u00f3metros de longitud. La plataforma de mecanizado nanoel\u00e9ctrica permiti\u00f3 a los investigadores colocar una punta del c\u00e1todo (electrodo con carga negativa que act\u00faa como punto) contra un plano del \u00e1nodo (plano con carga positiva) haciendo un s\u00e1ndwich con las mol\u00e9culas org\u00e1nicas entre ambos. <\/p>\n
El voltaje aplicado en el agujero gener\u00f3 un intenso campo el\u00e9ctrico. Tras realizar el corte y parar el voltaje, los investigadores observaron el comportamiento de las mol\u00e9culas org\u00e1nicas, confinadas en el agujero. Rajurkar identific\u00f3 el proceso anterior como mecanizado por descarga el\u00e9ctrica a nanoescala o nanoEDM. <\/p>\n
El medio molecular org\u00e1nico es una parte integral de la organizaci\u00f3n de mecanizado, se\u00f1ala Malshe. Entender sus propiedades diel\u00e9ctricas y de ruptura es fundamental para determinar c\u00f3mo funciona el proceso de mecanizado y conducir\u00e1 a una mejora de la velocidad y el rendimiento de mecanizaci\u00f3n. <\/p>\n
Entender el comportamiento y la ruptura molecular del medio diel\u00e9ctrico durante la mecanizaci\u00f3n de materiales extremadamente resistentes es tambi\u00e9n fundamental para el desarrollo de productos comerciales con estas caracter\u00edsticas, como nanoporos para la detecci\u00f3n del ADN, nanosurtidores para una administraci\u00f3n controlada de f\u00e1rmacos y boquillas para dispositivos flu\u00eddicos. <\/p>\n
Hay una gran demanda de estas caracter\u00edsticas en metales dif\u00edciles de mecanizar, como el oro, el titanio, el platino o el silicio; cer\u00e1micas como el nitruro de silicio o el di\u00f3xido de silicio y pol\u00edmeros conductores. Esta investigaci\u00f3n ampl\u00eda tambi\u00e9n el conocimiento de la electr\u00f3nica molecular y org\u00e1nica. <\/p>\n
Seg\u00fan Virwani, el \u00e9xito de nanoEDM permitir\u00e1 a la industria trabajar en una variedad de materiales el\u00e9ctricamente conductores y semiconductores en un entorno distinto del vac\u00edo y ser\u00e1 decisivo para una amplia gama de aplicaciones emergentes. <\/p>\n