"ดวงอาทิตย์พิมพ์ทองนาโน" ศิลปะจิ๋วเล็กกว่าเข็มหมุด

นิวไซแอนทิสต์/ฟิสิกส์โออาร์จี/บีบีซีนิวส์- ไอบีเอ็มเผยภาพ "ซัน" ผลงานของศิลปินศตวรรษที่ 17 พิมพ์ใหม่ด้วยอนุภาคทองนาโน ขนาดเล็กกว่าหัวเข็มหมุด 10 เท่า พัฒนาเทคนิคการพิมพ์ระดับจิ๋วแบบลดค่าใช้จ่ายและย่นระยะเวลา หวังประยุกต์ใช้พิมพ์ลายวงจรในชิปขนาดเล็กได้หรือแม้กระทั่งป้องกันการปลอมธนบัตร

ภาพดวงอาทิตย์กว้างเพียง 80 ไมครอนและเล็กกว่าหัวเข็มหมุดกว่า 10 เท่าเกิดจากเทคโนโลยีการพิมพ์ภาพนาโนที่จัดเรียงอนุภาคทองขนาดเพียง 60 นาโนเมตรจำนวน 20,000 อนุภาคกลายเป็นภาพศิลปะขนาดจิ๋ว เทคนิคดังกล่าวสามารถนำไปประดิษฐ์เซนเซอร์ขนาดเล็กและส่วนประกอบของไมโครชิปได้ในราคาถูก

"วิธีนี้เป็นหนทางใหม่ที่จะวางตำแหน่งของอนุภาคนาโนหลายชนิดบนพื้นผิวที่แตกต่างกันได้อย่างแม่นยำและมีประสิทธิภาพมากขึ้น" ความเห็นของ ไฮโกะ วอล์ฟ (Heiko Wolf) จากห้องปฏิบัติการของบริษัทไอบีเอ็มในซูริค สวิตเซอร์แลนด์ และเป็นหนึ่งในทีมวิจัยที่พิมพ์ภาพดังกล่าว ทั้งนี้วารสารเนเจอร์นาโนเทคโนโลยี (Nature Nanotechnology) ได้รายงานผลงานนี้ด้วย

กระบวนการเริ่มต้นพิมพ์ภาพนาโนคล้ายกับการพิมพ์ภาพแบบปัจจุบันที่แป้นพิมพ์จะบรรจุอนุภาคนาโนในแบบกลับด้าน ก่อนที่จะนำไปพิมพ์ลงพื้นผิวที่ต้องการ แต่นักวิจัยสามารถควบคุมความแม่นยำในการติดอนุภาคบนแป้นพิมพ์ที่พิมพ์รอยเล็กๆ ซึ่งอาจเป็นจุดหรือร่องที่มีขนาดไม่ใหญ่กว่าอนุภาคมากนัก ทั้งนี้ร่องเหล่านั้นสร้างขึ้นโดยใช้เทคนิคของอุตสาหกรรมผลิตชิปซิลิกอน

ไอบีเอ็มบริษัทยักษ์ด้านคอมพิวเตอร์ให้ความสนใจในการทำอนุภาคขนาดนาโนเพื่อค้นหาวิธีย่นขนาดและปรับปรุงคุณสมบัติของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในอนาคต โดยชิปคอมพิวเตอร์รุ่นปัจจุบันซึ่งออกมาพร้อมกับผลิตภัณฑ์คอมพิวเตอร์ในปีนี้ก็บรรจุทรานซิสเตอร์ที่มีความกว้างเพียง 45 นาโนเมตร

นอกจากนี้ไอบีเอ็มเคยแสดงเทคนิคในการพิมพ์ภาพด้วยการเรียงทีละอะตอมเมื่อหลายปีก่อน ดังนั้นจึงไม่แปลกที่นักวิจัยของบริษัทจะสร้างสรรค์ผลงานศิลปะชิ้นเล็กๆ นี้ได้

เมื่อปี 2543 นักวิจัยจากไอบีเอ็มได้แสดงวิธีเคลื่อนย้ายอะตอมโดยใช้กล้องจุลทรรศน์เอสทีเอ็ม (Scanning Tunnelling Microscope: STM) จัดเรียงเป็นอักษร IBM แต่กระบวนการเดียวนี้เสียค่าใช้จ่ายมากและค่อนข้างกินเวลามากเกินจะนำไปใช้ผลิตสินค้าในปริมาณมาก

วิธีการใหม่จึงต้องการใช้สารละลาย และเพื่อจะพิมพ์ภาพออกมา โดยใช้ "หมึก" ที่สร้างขึ้นจากอนุภาคนาโนที่แขวนลอยในสารละลายเหลว ระบายลงบนแผ่นซิลิกอนอ่อน แล้ววางสารตั้งต้นของแก้วหรือซิลิกอนลงบนส่วนบนสุด จากนั้นภาพก็จะถูกดึงลงบนแผ่นซิลิกอนคล้ายกับการลอกลาย

ในหมึก 1 หยดนั้นมีอนุภาคนาโนอยู่นับพันและเมื่อวาดหมึกลงไปบนฐานรองรับซึ่งมีร่องเล็กๆ อยู่จะมีแรงตึงผิวของของเหลวที่มีอำนาจมากดึงอนุภาคให้ลงไปอยู่ในในร่องเล็กๆ นั้น

ตามที่นักวิจัยอ้างกระบวนการนี้มีประสิทธิภาพ สามารถทำซ้ำและสามารถจัดวางวัตถุต่างชนิดกันได้ อาทิ โลหะ พอลิเมอร์ สารกึ่งตัวนำและสารประกอบออกไซด์ เป็นต้น และพวกเขายังคาดหวังที่จะจัดวางอนุภาคที่มีขนาดเล็กลงไปอีก โดยอาจเป็นขนาดเพียง 2 นาโนเมตร

เพื่อแสดงให้เห็นถึงขีดความสามารถของกระบวนการนี้ ทีมวิจัยได้ใช้อนุภาคทองพิมพ์ลงไปบนซิลิกอน โดยเลือกพิมพ์ภาพซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของทองชื่อ "ซัน" (Sun) ของ โรเบิร์ต ฟลัดด์ (Robert Fludd) นักเล่นแร่แปรธาตุซึ่งมีชีวิตอยู่ในคริสตวรรษที่ 17

วอล์ฟกล่าวว่าวิธีการดังกล่าวยังอาจใช้ป้องกันการปลอมแปลงธนบัตร เพราะการจัดเรียงตำแหน่งของอนุภาคนาโนอย่างแม่นยำนั้นต้องใช้เครื่องมือจำเพาะ ซึ่งนับเป็นการประยุกต์ที่น่าสนใจในการพิมพ์ลายเส้นขนาดเล็ก แม้จะไม่ใช่แรงจูงใจในการพัฒนางานวิจัยของพวกเขาก็ตาม

โทเบียส เกราส์ (Tobias Kraus) หนึ่งในทีมวิจัยซึ่งมาจากไอบีเอ็มเช่นกันกล่าวว่าเทคนิคนี้สามารถพิมพ์ภาพที่ให้ความละเอียดมากกว่าการพิมพ์แบบดั้งเดิม 3 เท่า โดยให้ความละเอียดถึง 100,000 จุดต่อนิ้วหรือดีพีไอ (dots per inch : dpi) มากกว่าการพิมพ์แบบปัจจุบันซึ่งอยู่ที่ 1,500 ดีพีไอ

ทางบริษัทไอบีเอ็มเชื่อว่าเทคนิคการพิมพ์ภาพนาโนนี้สามารถนำไปใช้กับการพิมพ์ลายวงจรนาโนสำหรับชิปขนาดเล็กที่มีคุณสมบัติเพิ่มขึ้น ได้ดีพอๆ กับการผลิตเซนเซอร์ขนาดจิ๋วเพื่อใช้จับตาดูเชื้อโรคในร่างกาย

"กระบวนการเหล่านี้ค่อนข้างเป็นพื้นฐานที่จะสามารถนำไปใช้ได้อย่างกว้างขวาง" จีนา-ลูกา โบนา (Gena-Luca Bona) เจ้าหน้าที่จากไอบีเอ็มกล่าวถึงกระบวนการพิมพ์ภาพนาโนแบบใหม่ ทั้งนี้งานวิจัยยังเป็นความร่วมมือกับสถาบันเทคโนโลยีอีทีเอช (Swiss Federal Institute of Technology Zurich: ETH) ในซูริคด้วย

ที่มา: http://www.manager.co.th/
Link: http://www.manager.co.th/Science/ViewNews.aspx?NewsID=9500000107884