211service.com
Nanodruk staje się duży
Technika drukowania, która może usunąć cechy o wielkości zaledwie dziesiątek nanometrów na skalę przemysłową, w końcu wychodzi z laboratorium. Nowy system litografii nanoimprint roll-to-roll może zostać wykorzystany do taniego i wydajnego wytwarzania nanowzorzystych folii optycznych w celu poprawy wydajności wyświetlaczy i ogniw słonecznych.
Prasa nano: Ten plastikowy arkusz o wymiarach 10 na 30 centymetrów (góra) został ukształtowany za pomocą szeregu nanoskalowych linii polimerowych przy użyciu litografii nanoimprint roll-to-roll (na dole). Film opalizuje ze względu na sposób, w jaki jego nanoskali rozpraszają światło.
Litografia nanoimprint wykorzystuje siłę mechaniczną do wyciskania wzoru w nanoskali i może tworzyć znacznie mniejsze elementy niż litografia optyczna, która osiąga swoje fizyczne granice. Technika została opracowana jako narzędzie do miniaturyzacji układów scalonych, a kilka firm, m.in Odciski molekularne z Austin, TX, wciąż rozwijają go dla tej aplikacji.
Do tej pory jednak trudno było niezawodnie skalować litografię nanoimprint. Aby uzyskać rozdzielczość potrzebną na przykład do drukowania tranzystorów, konieczne jest użycie płaskiego stempla o powierzchni kilku centymetrów kwadratowych, który należy wielokrotnie przesuwać po powierzchni. Nie jest to praktyczne w przypadku drukowania klisz wielkoformatowych w wielu innych zastosowaniach. Mówi się, że wyświetlacze i ogniwa słoneczne wymagają drukowania na znacznie większej powierzchni, a następnie pocięcia na arkusze Jay Guo , profesor nadzwyczajny elektrotechniki i informatyki na Uniwersytecie Michigan. Musisz to robić w sposób ciągły.
Aby rozwiązać ten problem, Guo opracował stempel, który może być używany do nanodruku roll-to-roll na dużych obszarach. Jego konfiguracja wykorzystuje formę polimerową owiniętą wokół walca, aby wcisnąć wzór w materiał zwany maską, który znajduje się na wierzchu sztywnego podłoża szklanego lub polimerowego. Aby wykonać gotowy element, wzór jest następnie utrwalany przez błysk światła ultrafioletowego. Proces opisany w czasopiśmie ACS Nano , można to zrobić w sposób ciągły z prędkością metra na minutę, a Guo mówi, że używał go do drukowania elementów o wielkości zaledwie 50 nanometrów na obszarze o szerokości sześciu cali. Ta rozdzielczość nie jest wystarczająca do wykonywania układów scalonych, ale wystarcza do drukowania urządzeń optycznych, takich jak koncentratory światła i siatki.
To nie pierwszy raz, kiedy druk z roli na rolę został zbadany pod kątem litografii nanoimprint. Ale Yong Chen , profesor inżynierii materiałowej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles, mówi, że grupa z Michigan uczyniła ten proces bardziej niezawodnym przy mniejszej gęstości defektów.
Na pierwszy rzut oka nowa drukarka roll-to-roll przypomina prasę do gazet, ale jest znacznie bardziej złożona. Jakość końcowego nanoproduktu zależy od osiągnięcia odpowiedniej równowagi właściwości materiałów drukarskich. Krzemu i innych sztywnych materiałów używanych do produkcji normalnych stempli litograficznych z nanodrukiem nie można owijać wokół cylindra. Dlatego Guo wybrał polimer, który jest wystarczająco sztywny, aby działać jako niezawodny stempel, ale także wystarczająco giętki, aby owijać się wokół rolek drukarki. Gotowa maska również powinna przyklejać się do podłoża, nie będąc zbyt lepką, i musi szybko utwardzać się bez kurczenia się.
Ta praca jest ważnym postępem przemysłowym, który powinien [umożliwić] szersze zastosowanie nanodrukowania, mówi Stephen Chou , profesor elektrotechniki na Uniwersytecie Princeton i pionier litografii nanoimprint od końca lat dziewięćdziesiątych.
Proces opracowany przez grupę Guo może być wykorzystany do wytwarzania urządzeń nanofotonicznych na dużą skalę i wysokowydajnej elektroniki drukowanej, dodaje. Ali Javey , adiunkt w dziedzinie elektrotechniki i informatyki na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. Jednak Javey, który opracowuje metody drukowania rolkowego dla materiałów elektronicznych, takich jak nanodruty krzemowe, ostrzega, że długowieczność form musi zostać wyjaśniona, zanim technika ta zostanie prawdopodobnie szeroko przyjęta przez przemysł. Byłoby całkiem atrakcyjne, gdyby forma nie musiała być często wymieniana, aby proces był jak najbardziej ciągły, mówi Javey.
Naukowcy z Michigan będą pracować nad zmniejszeniem rozdzielczości osiąganej przez tę technikę i opracowaniem jej do celów produkcyjnych. Guo mówi, że jego grupa współpracuje z firmami, które są zainteresowane wykorzystaniem procesu drukowania w swoich produktach. To podstawowa technika, którą można wykorzystać do wielu rzeczy, mówi.