상향식 제조 펜 스테이트 연구의 학제적 팀에 따르면, 바이러스 또는 암 마커와 같은 여러 분자에 대한 시험 능력이 작은 의료 기기의 생산에 대한 열쇠를 쥐고 있습니다.
"진단 칩은 칩, 칩 오프 pretreated 나노 와이어의 다수에 미리 정해진 위치에서 조립하여보다 유용하게 만들 수 있습니다"Rustom B. Bhiladvala, 연구 조교수, 전기 공학 말합니다. "이 새로운 상향식 방법을 사용하여, 우리의 그룹은 단일 전선의 수천이 성공적으로 정렬하고 작은 다이빙 보드 공진기 배열 형태로 고정 수 입증했다."
전통적인 하향식 과정은 실리콘으로 시작하고 소재 nanoresonator 장치를자를 새겨놓. 이러한 접근 방식은 잘 작동하고 거의 동일한 여러 장치를 생산하지만, 프로세스가 제한 사항이 있습니다. 장치가 칩에 가공 후 화학 프로브 또는 기존의 자료에 다른 변경 사항의 추가는 할 수 있어야합니다.
상향식 방법은, 동일한 장치를 생산하는 아니지만, 더 융통성이 있습니다. 상향식 제조에서, 연구진은 나노 와이어를 생산하는 모든 무기 또는 유기 물질을 사용하여 칩에서 나노 와이어를 생산하고 있습니다. 그들은 칩을 떨어져 전선에 프로브 분자를 부착 화학 물질의 다양한 사용하고 그들은 숫자에서 원하는 위치에있는 칩으로 나노 와이어 및 프로브의 각 그룹을 첨부할 수 있습니다.
"우리는 높은 장치의 통합 수익률을 달성할 수 있지만 장치 하향식 제조 장치 균일로하지 않습니다,"테레사 S. 메이어, 전기 공학 교수는 말합니다. "그러나, 우리는 하향식 방법과 장치에 통합하기가 쉽지 않아요 자료에 액세스할 수 있습니다. 우리는 또한 분자에 최적화된 조건을 사용하여 전선에 연결된 완전히 다른 프로브 분자와 와이어가 꺼져 칩 처리 통합할 수 있습니다."
연구진은 자연 나노기술의 현재 문제에 공진기 어레이의 제조를 사용하여 상향식 방법을 설명했다. 그들은 단결정 실리콘이나 다결정 로듐 한 끝에 붙어 우울증 이상 정지로 만들어진 나노 와이어와 이러한 증명 개념 칩을 조작. 장치의이 유형들은 나노 와이어에 프로브 분자에 바인딩하면 타겟 분자를 감지하고 전선의 진동을 변경할 수 있습니다.
칩 작은 직사각형 우물의 배열 만들기 - 조명에 노출, 조명에 민감한 소재, 그리고 쉽게 화학적으로 제거할 수 있습니다 - 하단까지 다이빙 보드 resonators를 생성하려면, 연구자들은 포토 레지스트의 레이어를 사용했습니다. 이 우물은 칩 표면에 절연 전극 위에 정렬되었습니다. 전극은 전기장을 생성하는 동안 이미 연결된 프로브와 나노 와이어,의 솔루션은 칩 표면에 흐르고 있습니다. 전기 필드는 나노 와이어를 잡고 그들은 전극에 수직 정렬 표면에 그들을 가져옵니다. 정렬 나노 와이어는 전극 함께 스케이트들이 잘 도달하면, 그것으로 드롭 다운.
일단 와이어가 잘있다, 그 와이어 당 뭐, 대부분의 경우 수 있도록 하나의 전선을 다른 전선을 거부하고 있죠. 솔루션 전선의 수가 너무 단지 몇 와이어가 우물 밖 칩에 남아 우물의 수에 따라 제어됩니다.
"자기 조립의 가장 큰 과제 중 하나는 와이어가 가서 결함을 제어 어디에 우리가 제어 할 수 있는지 여부이다"메이어, 준회원 펜은 국가의 재료 연구소의 소장 및 국립 과학 재단의 국가 나노기술 인프라 네트워크의 펜 스테이트 사이트의 이사는 말합니다 . "이 새로운 방법은 높은 수율과 나노 와이어의 통합을 수 있습니다."
resonators의 경우, 한번 와이어가 우울증에, 연구자들은 칩 위에 다른 포토 레지스트의 레이어를 배치하고 와이어 끝 주위에 포토 레지스트의 작은 정육면체를 제거, 하향식 접근 방식으로 전환 앵커가 건설됩니다. 작은 사각형 구멍에 연구자들은 다음 전자 보증금 금속, 장소에 nanowire를 고정. 그들은 포토 레지스트를 해산 보류 nanowire를 떠나 동시에 우물에하지 않은 나노 와이어를 제거.
잘 깊이와 원래의 포토 레지스트 층의 두께를 선택함으로써, 연구진은 칩 표면 위에 공진기의 높이를 조정할 수 있습니다. 상향식 가공의 이점들은 프로브 분자와 나노 와이어가 통합 후 자신의 기능을 유지한다는 것입니다. 연구팀은 또한 공진기 칩 배열을 조작 후에, 대상 분자가 선택적으로 올바른 프로브 분자로 치료에만 나노 와이어에 바인딩 그랬 것으로 나타났다.