Alex 发自 凹非寺量子位 | 公众号 QbitAI
意外收获:
科学家整出了一种“糖果微芯片打印法”。
——你没看错,真的是可以吃的焦糖加玉米糖浆!
他利用糖来临时封装微电路,轻松将其印到了各种细小复杂的表面。
甚至连头发丝上都可以写字:
△头发放大图,黄色糖浆包裹着微电路结构
在直径不到0.1毫米的发丝上,科学家Gary Zabow印上了他单位名称缩写的四个字母NIST(National Institute of Standards and Technology,美国国家标准技术研究院)。
该研究的相关论文已登上了Science。
至于为啥说是意外,因为Zabow原先根本没想到用糖。
他偶然把一些芯片的微磁点阵列埋进了糖块中,后来在清洗烧杯时又偶然看到,微磁点阵列自动贴到了烧杯底部,并保留了原先的结构图案。
于是,他决定真的试试用糖来封装芯片电路。
结果发现,这样可以像转移模版一样,在广泛的曲率范围内精确转印微电路。
下面就来看看具体是如何操作的。
“糖果印刷法”适用范围广
首先是把打印好的微磁点阵列和糖融合在一起。
将混合糖溶于少量的水,然后把糖浆倒在平面的微电路图案上就搞定了。
在这里的混合糖中,玉米糖浆至关重要。
因为一般的糖冷却后容易结晶,产生不均匀的表面,很不利于微加工。不过,加入玉米糖浆后就可以防止结晶,这样就基本不会干扰微磁点的结构图案了。
然后,等水蒸发掉,焦糖就会变硬,微电路就自然而然地嵌入进硬糖块中,实验者能轻松将其取下转移到别的地方。
接下来,把包裹着微电路的糖放到目标表面上并融化。
在这个步骤中,糖和微电路就会贴合到新的目标表面上。
而且Zabow还发现,糖在融化时会保持高粘度,使点阵图案能够一直保持其结构布局。
最后,再使用水溶解掉糖,就可以只留下贴合在目标表面的微电路了。
总的来说,整体操作过程还算比较easy,用一张图就可以总结:
其实,这种工艺还有个高大上的名字:回流驱动柔性转印 (REFLEX)。
除了看起来足够新奇酷炫,此方法也兼具实用价值。
其中最亮眼的作用就是:可以把电路精确转印到曲率超大的目标表面上。通俗来说,包括各种尖锐面。
除了前文提到的头发丝,Zabow还用此方法把微电路放到了针尖:
还有非常细小的乳草种子绒毛纤维上:
而从传统来看,起初主要是把金属等材料组成的微型电路图案,直接印刷到常见的平面硅晶圆上。
后来,随着半导体芯片和智能材料的发展,这些复杂微小的电路需要被打印到各种非传统的表面上,包括可塑表面。
不过先前研究已表明,在平面可以打印电路的微光刻技术并不适用于曲面,于是研究人员想到了“转印”。
巴特,现有的其他方法只能适应非常有限的曲率。
所以,这种用糖在曲面打印的新方法,可谓为生物医学或微型机器人领域的探索开启了新的大门。
Zabow表示:
半导体行业已经花费了数十亿美元完善印刷技术,来优化芯片。如果我们能够用像糖果一样简单且廉价的东西,来扩大微芯片打印的适用范围,岂不妙哉?
关于作者
Gary Zabow是这篇论文的独作。
从2014年至今,Zabow一直在美国国家标准技术研究院从事科研工作,目前他的主要研究方向包括:
Zabow本科毕业于开普敦大学的物理和应用数学系,然后就读于哈佛大学,先后取得了物理学和工程硕士,以及物理学博士学位。
值得一提的是,他目前已获得了转移微印刷电路的相关专利。
论文地址:https://www.science.org/doi/10.1126/science.add7023参考链接:[1]https://www.nist.gov/news-events/news/2022/11/nist-finds-sweet-new-way-print-microchip-patterns-curvy-surfaces[2]https://time.news/sugar-and-corn-syrup/
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