Estructuracion de superficies utilizando ablación láser

ACEVEDO D.

Universidad de Alicante-España

Conferencia; Semianarios de materiales nanoestructurados; 2008

Universidade de Alicante- Centro de estudios iberoamericanos "-Mario Benedetti"

La micro y nano fabricación es una herramienta esencial para la ciencia y la tecnología moderna. Las aplicaciones nano y microestructuras se da en áreas tales como micro electrónica, sensores, micro-nano dispositivos mecánicos y ópticos, etc. Actualmente las microestructuras se obtienen utilizando fotolitografía. La misma requiere altos costos de capital, acepta pocas variaciones en las propiedades de los materiales que se emplean y no provee control sobre la química de la superficie que se esta modificando. Esta desventaja se observa especialmente cuando se pretende utilizar las estructuras en química, biología y/o bioquímica, donde es necesario obtener un material con grupos funcionales específicos. La litografía blanda (“soft lithography”), basada en el uso de sellos de goma microestructurados, es una técnica que ofrece ventajas sobre la fotolitografía, sin embargo posee otras desventajas importantes, entre ellas: proceso lento e incompatibilidad con algunas tecnologías actuales. Además, un problema grave es la distorsión de los patrones que generalmente se produce durante el proceso de estampado. Otros métodos, como la escritura por haz electrónico son aun más costosos y lentos. Teniendo en cuenta esta situación, este proyecto propone un método novedoso de estructuración, que utiliza ablación por interferencia laser directa combinada con autoensamblado químico de monocapas (“Direct Laser Interferente Patterning-Self Assembly of Monolayers”, DLIP-SAM). Este nuevo método servirá para reemplazar las técnicas mencionadas anteriormente. Mediante la aplicación de DLIP-SAM a diversos materiales será posible modificar la superficie de estos, no solo físicamente (alteración de la topografía) sino también químicamente (incorporando nuevas funcionalidades). Esto permitirá generar patrones regulares ordenados (líneas, puntos, etc.) con especificidad química en el rango de los nano y micrómetros. La especificidad química hará posible la aplicación de estos nuevos materiales en dispositivos tecnológicos tal como sensores de pH o de cationes específicos, biosensores (inmovilización de organonucleótidos), etc. Ya que los patrones que se producen son repetitivos, no es posible competir con la fotolitografía en aplicaciones determinísticas (Ej. Microelectrónica dedicada). Sin embargo, si es posible fabricar arreglos de unidades idénticas que puedan ser usado en forma conjunta (Ej. arreglos de ultramicroelectrodos electroquímicos) o cableados a posteriori (Ej. arreglos funcionales programables, FPA) e inclusive se pueden utilizar para otras aplicaciones relacionadas con la producción de materiales biocompatibles. La técnica propuesta, DLIP-SAM, será aplicable a la producción de topografías regulares sobre diferentes superficies. Utilizando DLIP-SAM se podrán estructurar superficies de centímetros cuadrados de una forma rápida. Estos dominios regulares permitirán la fabricación de micro-nano estructuras en tres dimensiones, utilizando para ello la especificidad química obtenida con DLIP y autoensamblando multicapas sobre estas regiones. Si se compara la técnica propuesta en este proyecto con las utilizadas hasta el momento se puede mencionar que DLIP-SAM es una técnica más rápida (pueden ser estructurados y modificados químicamente varios centímetros cuadrados en pocos minutos), es flexible (las estructuras generadas pueden ser líneas, puntos, redes, etc.), permite generar estructuras separadas regularmente, en tamaños que van desde los nanómetros hasta los micrones. Se mostrara el estudio y el desarrollo de un método más adecuado que los actuales para producir materiales avanzados, sino que, en su lugar y tan importante como esto, es que una vez producidos (dependiendo de la especificidad química incorporada) puedan emplearse en aplicaciones tecnológicas