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甜味芯片打印法了解一下:科学家用糖实现微电路曲面打印,连针尖发丝都可以
送交者: Smiley1[♀★★★★声望勋衔17★★★★♀] 于 2022-12-03 20:30 已读 4053 次  

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6park.com


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)。  6park.com

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?

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?

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:
新型的微/纳米加工技术;用于细胞标记和跟踪的微制造造影剂;用于多重核磁共振成像的磁性微结构;用于嵌入式传感的NMR可读射频纳米传感器。

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/

— 6park.com

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