Imprimen microchips con tan solo azúcar y jarabe de maíz

Los dulces se derriten, dejando transferidos los patrones sobre cualquier superficie y sin dejar residuos.

Gary Zabow, científico del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), en EE. UU., nunca tuvo la intención de usar dulces en sus experimentos.

Pero ya desesperado, y como último recurso, enterró pequeños imanes en trozos de caramelo duro, ya que el azúcar se disuelve fácilmente en agua, liberando estos imanes sin dejar plásticos o productos químicos dañinos.

Mientras preparaba este paquete con destino al laboratorio de unos colegas biomédicos, dejó uno de estas ‘chucherías’ en un vaso de precipitados.

Con el calor y el tiempo, el caramelo se derritió.

Para limpiar el vaso, lo enjuagó con agua, pensando que esta acción disolvería el azúcar.

Sin embargo, vio que en el fondo del vaso había un extraño color arcoíris que le sorprendió: los microimanes habían sido transferidos al fondo del recipiente, como una especie de ‘calcomanía’.

«Los colores indicaron que las matrices de micropuntos habían conservado su patrón único«, explica Zabow.

Aquello le dio una idea: ¿era posible usar azúcar de mesa normal para llevar el poder de los microchips a superficies nuevas y no convencionales?

Los chips semiconductores, las superficies con micropatrones y la electrónica se basan en la microimpresión, el proceso de colocar patrones precisos pero minúsculos de millonésimas a mil millonésimas de metro de ancho en las superficies para darles nuevas propiedades.

Tradicionalmente, estos diminutos laberintos de metales y otros materiales se imprimen en obleas planas de silicio: las tradicionales placas base.

Pero a medida que se expanden las posibilidades de los chips semiconductores y los materiales inteligentes, estos patrones diminutos e intrincados se imprimen en superficies nuevas, curvas e incluso maleables.

Imprimir directamente estos patrones en dichas superficies es complicado, por lo que los científicos transfieren las impresiones desde otros materiales: existen cintas y plásticos flexibles que pueden hacer este trabajo, pero a veces también tienen problemas para adaptarse a curvas o esquinas.

Además, podrían dejar residuos plásticos u otros productos químicos difíciles de eliminar o no seguros para usos biomédicos.

Existen técnicas líquidas, en las que el material de transferencia flota sobre la superficie del agua y la superficie objetivo se empuja a través de él, como se ve en múltiples videos en las redes sociales en los que se imprime un colorido patrón gracias a este método.

Pero eso también puede ser complicado: con un líquido que fluye libremente, puede ser difícil colocar la impresión exactamente donde se desea en la nueva superficie.

Pero, como Zabow descubrió para su sorpresa, una simple combinación de azúcar caramelizada y jarabe de maíz puede ser la solución.

Cuando se disuelve en una pequeña cantidad de agua, esta mezcla se puede verter sobre micropatrones en una superficie plana.

Una vez que el agua se evapora, el caramelo se endurece, quedando el patrón incrustado.

Luego, el caramelo con la impresión se coloca sobre la nueva superficie y se derrite.

La combinación de azúcar y jarabe de maíz mantiene una alta viscosidad a medida que se derrite, lo que permite que el patrón mantenga su disposición a medida que fluye sobre las curvas y los bordes.

Después, usando agua, el azúcar se puede remover, dejando solo el patrón.

Usando esta técnica, llamada REFLEX (REflow-driven FLExible Xfer), los patrones de microcircuitos podrían transferirse como una plantilla para permitir que los científicos o fabricantes graben y rellenen los materiales que necesitan en los lugares correctos.

O bien, los materiales estampados podrían transferirse desde su chip original a fibras o microesferas para posibles estudios biomédicos o de microrobótica, o sobre superficies afiladas o curvas dentro de nuevos dispositivos.

La técnica resultó exitosa para una amplia gama de superficies, incluida la impresión en la punta afilada de un alfiler y la escritura de la palabra «NIST» en letras doradas a microescala en una sola hebra de cabello humano.

En otro ejemplo, se transfirieron con éxito discos magnéticos de 1 micrómetro de diámetro a una fibra de hilo dental de una semilla de algodoncillo.

En presencia de un imán, la fibra impresa magnéticamente reaccionó, mostrando que la transferencia había funcionado.

Todavía hay más por explorar con REFLEX, pero este proceso podría abrir nuevas posibilidades para nuevos materiales y microestructuras en campos que van desde la electrónica hasta la óptica y la ingeniería biomédica.

«La industria de los semiconductores ha gastado miles de millones de dólares en perfeccionar las técnicas de impresión para crear chips en los que confiamos», dice Zabow.

«¿No sería bueno si pudiéramos aprovechar algunas de esas tecnologías, ampliando el alcance de esas impresiones con algo tan simple y económico como un dulce?».

Fuente: Science