Um grupo de cientistas da IBM criou um mapa-múndi 3D tão pequeno quanto um grão de sal. Um outro mapa 3D de uma montanha dos Alpes é tão pequeno que 1.000 deles juntos caberiam em um único grão de sal.
O feito foi possível graças a uma nova técnica que utiliza uma ponta de silício 100.000 vezes mais fina do que a ponta afiada de um lápis.
Esta ponta é usada para criar padrões e estruturas com dimensões de até 15 nanômetros. Embora isso já fosse possível com outros equipamentos, a nova técnica é mais rápida e mais simples - e por decorrência, muito mais barata.
Esta nova forma de criar estruturas nanométricas vai ajudar o desenvolvimento de objetos em nanoescala úteis em áreas como os MEMS, as nanomáquinas, a optoeletrônica, além de acelerar as pesquisas para o uso da nanotecnologia na medicina e na biotecnologia.
Menor mapa 3D do mundo
Para demonstrar as capacidades inovadoras da técnica, os cientistas criaram uma série de mapas planos e tridimensionais, usando diferentes materiais.
O primeiro é um mapa 3D completo do mundo, medindo apenas 22 micrômetros de largura por 11 micrômetros de altura, esculpido em polímero - o tamanho é equivalente ao tamanho de um grão de sal.
No relevo, cada 1.000 metros de altitude correspondem a cerca de 8 nanômetros. O mapa é formado por 500.000 "pixels", cada um medindo 20 nanômetros quadrados, menos da metade do tamanho dos transistores dos processadores mais modernos.
O mapa tridimensional inteiro foi construído em apenas 2 minutos e 23 segundos, um "instantâneo" em comparação com as técnicas de manipulação disponíveis até agora.
O segundo mapa é uma réplica 3D do Matterhorn, uma famosa montanha dos Alpes suíços, com 4.478 metros de altitude. Criado em vidro molecular, o nanomapa representa uma escala de 1:5 bilhões.
A ciência por trás da técnica
O componente central da nova técnica, desenvolvida no laboratório da IBM em Zurique, na Suíça, é uma pequena ponta de silício muito afiada, com 500 nanômetros de comprimento e apenas alguns nanômetros na sua extremidade.
A ponta, semelhante às utilizadas em microscópios de força atômica, é acoplada a uma viga flexível que varre de forma controlada a superfície do substrato com a precisão de um nanômetro - um milionésimo de milímetro.
Aplicando calor e força, a ponta nanométrica consegue remover material de um substrato com base em padrões predefinidos, funcionando assim como uma fresa em nanoescala, controlada por computador e com precisão extremamente alta.
Da mesma forma que as fresas tradicionais, pode-se retirar mais material modulando a força aplicada na ferramenta, resultando em estruturas 3D com precisão nanométrica. Para criar a réplica 3D do Matterhorn, por exemplo, 120 camadas de material foram removidas sucessivamente do substrato de vidro molecular.
"Os avanços em nanotecnologia estão intimamente ligados à existência de métodos e ferramentas de alta qualidade para a produção de padrões e objetos em nanoescala sobre diferentes superfícies," explica o Dr. Armin Knoll. "Com sua larga funcionalidade e capacidade única de modelação 3D, esta técnica de padronização baseada em uma nanoponta é uma poderosa ferramenta para a criação de estruturas muito pequenas."
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