研究人员找到了一种在曲面上打印微芯片图案的新方法

NIST科学家GaryZabow从未打算在他的实验室中使用糖果。万不得已，他甚至尝试将微小的磁点埋在硬化的糖块中——基本上是硬糖——然后将这些甜蜜的包裹寄给生物医学实验室的同事。糖很容易溶解在水中，释放出用于研究的磁点，而不会留下任何有害的塑料或化学物质。

一次偶然的机会，Zabow将其中一块嵌有微磁点阵列的糖片留在了一个烧杯中，它的作用与糖随着时间和热量的作用相同——它融化了，在烧杯底部涂上一层粘糊糊的糊状物。

“没问题，”他想。他会像往常一样把糖溶解掉。除了这次他冲洗烧杯时，微粒都不见了。但他们并不是真的失踪了;它们没有释放到水中，而是被转移到玻璃的底部，在那里它们投射出彩虹般的倒影。

“真正让我吃惊的是那些彩虹色，”Zabow回忆道。颜色表明微点阵列保留了其独特的图案。

这甜蜜的混乱给了他一个主意。可以使用普通食糖将微芯片的力量带到新的非常规表面吗?Zabow关于这种潜在转印工艺的发现于11月25日发表在《科学》杂志上。

半导体芯片、微图案表面和电子产品都依赖于缩微印刷，这是将百万分之一到十亿分之一米宽的精确但微小的图案印在表面上以赋予它们新特性的过程。传统上，这些由金属和其他材料组成的微型迷宫印在平坦的硅晶圆上。但随着半导体芯片和智能材料的可能性不断扩大，这些复杂、微小的图案需要印刷在新的、非常规的、非平面的表面上。

在此类表面上直接印刷这些图案非常棘手，因此科学家们转印了印刷品。有柔性胶带和塑料可以完成这项工作(比如用油灰粘起新闻纸)，但当印刷品放回原位时，这些固体仍然难以贴合尖锐的曲线和拐角。它们还可能留下难以去除或对生物医学用途不安全的塑料或其他化学物质。

有液体技术，转移材料漂浮在水面上，目标表面被推过水面。但这也可能很棘手;使用自由流动的液体，很难将印刷品精确地放置在新表面上您想要的位置。

但是，正如Zabow惊讶地发现的那样，焦糖和玉米糖浆的简单组合就可以达到目的。

当溶解在少量水中时，这种糖混合物可以倒在平面上的微图案上。一旦水蒸发，糖果就会变硬，可以将嵌入的图案拿走。然后将印有图案的糖果放在新表面上并融化。糖/玉米糖浆组合在融化时保持高粘度，让图案在流过曲线和边缘时保持其排列。然后用水冲掉糖，只留下图案。

使用这种称为REFLEX(回流驱动的FLExibleXfer)的技术，微电路图案可以像模板一样转移，让科学家或制造商能够在正确的地方蚀刻和填充他们需要的材料。或者，可以将带图案的材料从其原始芯片转移到纤维或微珠上，用于潜在的生物医学或微型机器人研究，或转移到新设备的尖锐或弯曲表面上。

该技术被证明适用于大范围的表面，包括打印在针尖上，以及用微型金色字体将“NIST”这个词写在一根人类头发上。在另一个例子中，1微米直径的磁盘被成功地转移到马利筋种子的牙线纤维上。在磁铁存在的情况下，磁性打印的纤维发生反应，表明转移成功了。

REFLEX还有更多值得探索的地方，但这一过程可能会为电子、光学和生物医学工程等领域的新材料和微结构开辟新的可能性。

“半导体行业已经花费了数十亿美元来完善印刷技术来制造我们所依赖的芯片，”Zabow说。“如果我们可以利用其中一些技术，用像一块糖果一样简单且便宜的东西来扩大这些印刷品的范围，那不是很好吗?”