Nanolitografía, entre el laboratorio y la vida real

Se sabe que las nanotecnologías plantean un futuro de comunicaciones ultrarrápidas y superbaratas. Pero sacarlas del laboratorio y aplicarlas no es tarea fácil porque –como les ocurría a los inventos anticipatorios de Leonardo- no existen todavía técnicas, recursos o materiales de manufactura. Así, las herramientas para fabricar en masa chips de silicón son demasiado “toscas” para el universo nano y los métodos experimentales son demasiado caros e insumen demasiado tiempo como para ser prácticos o rentables.

“En la actualidad, todos hablan de nanotecnologías, pero su proyección comercial depende de las posibilidades industriales”, señala Stephen Chou, técnico electrónico en la universidad de Princeton y empresario en su propio campo. Pero, según sus trabajos, existen máquinas, apenas más complejas que una prensa, capaces de imprimir litográficamente, sobre materiales blandos en un molde rígido, elementos de longitud diagonal no superior a los 10 nanómetros (un ν equivale a 0,000001 milímetro).

Chou ha logrado demostrar, a mediados del año pasado, el potencial de su técnica sobre silicio y metal. Usando un potente rayo láser, derritió la superficie el lapso suficiente para “xilografiar” el molde e imprimir las características deseadas.

Si bien no es el primer investigador que emplea formas de impresión identificadas como litografías, “sus experiencias se relacionan más directamente con la nanomanufactura”, opina John Rogers, de Bell Labs (Lucent Technologies). “Chou propone una revolución en términos de velocidad y patrones sobre áreas infinitesimales”. En definitiva, la nanoimpresión podría convertirse en método preferido para incorporar con facilidad y a bajo costo componentes ópticos en comunicaciones o biochips para diagnóstico. NanoOpto, emprendimiento establecido por el inventor en Nuevo Jersey, ya entrega componentes nanoimpresos para redes ópticas.

36 veces más

Chou también ha creado biochips basados en nanocanales litografiados sobre vidrio, cuyo objeto es corregir flujos de moléculas DNA (ácido desoxirribonucleico). Esto acelerará pruebas genéticas. Pero el investigador también afronta un gran reto: grabar nanopatrones en silicio para futuras generaciones de microchips de desempeño intensivo. Ya ha logrado inscribir al menos 36 veces más transistores por oblea que los procedimientos litográficos comerciales más avanzados.

Pero fabricar microprocesadores complejos, o sea de varias capas, exige un alineamiento perfecto a través de treinta operaciones litográficas. En el proceso de Chou, hay riesgos de que el calor distorsione el molde y la oblea, por lo cual cada paso debe ser muy veloz. Sus recientes innovaciones en láser le han permitido recortar el lapso de impresión de diez segundos a menos de un microsegundo. Por consiguiente, pudo demostrar la capacidad de producir chips de varias capas y, ahora, se ocupará de procesadores más complejos; por ejemplo, los de memorias. Para eso, su otra firma, Nanonex, negocia alianzas con fabricantes de herramientas litográficas.

Estos aportes aparecen justamente cuando los grandes fabricantes de semiconductores se han gastado fortunas en el desarrollo de técnicas que emplean desde luz ultravioleta extrema hasta irradiación de electrones. Pero, de acuerdo con Fabian Pease –experto de Stanford en esta industria-, “comparada con los resultados de ambas técnicas, los que la nanolitrografía ha obtenido, invirtiendo lo mínimo, parece de lejos muy superior”.

Comentarios como ése reivindican a Chou, que empezó a experimentar con nanotecnologías industriales hace casi veinte años. Vale decir, mucho antes de que casi todos sus colegas advirtiesen que el mundo nano, sus procesos y dispositivos valían la pena. A esta altura de los acontecimientos, a nadie se le ocurriría cuestionar la nanolitografía, por ejemplo.

Se sabe que las nanotecnologías plantean un futuro de comunicaciones ultrarrápidas y superbaratas. Pero sacarlas del laboratorio y aplicarlas no es tarea fácil porque –como les ocurría a los inventos anticipatorios de Leonardo- no existen todavía técnicas, recursos o materiales de manufactura. Así, las herramientas para fabricar en masa chips de silicón son demasiado “toscas” para el universo nano y los métodos experimentales son demasiado caros e insumen demasiado tiempo como para ser prácticos o rentables.

“En la actualidad, todos hablan de nanotecnologías, pero su proyección comercial depende de las posibilidades industriales”, señala Stephen Chou, técnico electrónico en la universidad de Princeton y empresario en su propio campo. Pero, según sus trabajos, existen máquinas, apenas más complejas que una prensa, capaces de imprimir litográficamente, sobre materiales blandos en un molde rígido, elementos de longitud diagonal no superior a los 10 nanómetros (un ν equivale a 0,000001 milímetro).

Chou ha logrado demostrar, a mediados del año pasado, el potencial de su técnica sobre silicio y metal. Usando un potente rayo láser, derritió la superficie el lapso suficiente para “xilografiar” el molde e imprimir las características deseadas.

Si bien no es el primer investigador que emplea formas de impresión identificadas como litografías, “sus experiencias se relacionan más directamente con la nanomanufactura”, opina John Rogers, de Bell Labs (Lucent Technologies). “Chou propone una revolución en términos de velocidad y patrones sobre áreas infinitesimales”. En definitiva, la nanoimpresión podría convertirse en método preferido para incorporar con facilidad y a bajo costo componentes ópticos en comunicaciones o biochips para diagnóstico. NanoOpto, emprendimiento establecido por el inventor en Nuevo Jersey, ya entrega componentes nanoimpresos para redes ópticas.

36 veces más

Chou también ha creado biochips basados en nanocanales litografiados sobre vidrio, cuyo objeto es corregir flujos de moléculas DNA (ácido desoxirribonucleico). Esto acelerará pruebas genéticas. Pero el investigador también afronta un gran reto: grabar nanopatrones en silicio para futuras generaciones de microchips de desempeño intensivo. Ya ha logrado inscribir al menos 36 veces más transistores por oblea que los procedimientos litográficos comerciales más avanzados.

Pero fabricar microprocesadores complejos, o sea de varias capas, exige un alineamiento perfecto a través de treinta operaciones litográficas. En el proceso de Chou, hay riesgos de que el calor distorsione el molde y la oblea, por lo cual cada paso debe ser muy veloz. Sus recientes innovaciones en láser le han permitido recortar el lapso de impresión de diez segundos a menos de un microsegundo. Por consiguiente, pudo demostrar la capacidad de producir chips de varias capas y, ahora, se ocupará de procesadores más complejos; por ejemplo, los de memorias. Para eso, su otra firma, Nanonex, negocia alianzas con fabricantes de herramientas litográficas.

Estos aportes aparecen justamente cuando los grandes fabricantes de semiconductores se han gastado fortunas en el desarrollo de técnicas que emplean desde luz ultravioleta extrema hasta irradiación de electrones. Pero, de acuerdo con Fabian Pease –experto de Stanford en esta industria-, “comparada con los resultados de ambas técnicas, los que la nanolitrografía ha obtenido, invirtiendo lo mínimo, parece de lejos muy superior”.

Comentarios como ése reivindican a Chou, que empezó a experimentar con nanotecnologías industriales hace casi veinte años. Vale decir, mucho antes de que casi todos sus colegas advirtiesen que el mundo nano, sus procesos y dispositivos valían la pena. A esta altura de los acontecimientos, a nadie se le ocurriría cuestionar la nanolitografía, por ejemplo.