Autoensamblaje robotizado masivo de nanoestructuras

En el artículo “Autonomous robotic searching and assembly of two-dimensional crystals to build van der Waals superlattices” publicado en la revista Nature Communications, investigadores japoneses,  presentan una forma de realizar ensamblaje robotizado a nanoescala con posibilidad cierta de estar disponible comercialmente a la brevedad. El sistema consiste en un microscopio óptico automatizado, un brazo robótico de transferencia de chips y un aparato de estampado que es capaz de apilar materiales bidimensionales (2D) conocidos como heteroestructuras de van der Waal (vdW)  mucho más rápidamente que los humanos. Estas heteroestructuras vdW reciben su nombre porque las fuerzas de van der Waal  mantienen juntas las capas. 

Crédito: Riccardo Frisenda

La propiedad única de estas nanoestructuras es que al alternar las capas conductoras (como el grafeno) y aislantes (como el nitruro de boro hexagonal) es posible lograr propiedades electrónicas “personalizadas”. Por lo general a los operadores les lleva días ensamblar 13 capas de una heteroestructura vdW mientras que el sistema presentado en el artículo permite ensamblar 29 capas en 32 horas.

Existen otros métodos de autoensamblaje para acoplar heteroestructuras de vdW que no involucran a los operadores apilando manualmente las capas, no obstante, estos métodos de autoensamblaje solo son capaces de crear heteroestructuras simples, en cambio la nueva técnica robótica se puede usar fácilmente para producir heteroestructuras tan complejas como el usuario las desee. En lugar de utilizar el enfoque “de arriba hacia abajo” comúnmente utilizado para fabricar dispositivos pequeños esculpiendo un material a granel (por ejemplo, en la industria del silicio, el punto de partida es una oblea de silicio macroscópica litografiada y grabada para definir transistores muy pequeños), en este trabajo usan el enfoque “de abajo hacia arriba” donde se fabrica un nanodispositivo acumulando capas atómicamente delgadas. La tecnología robótica presentada está en su inicio y es de esperar, a corto plazo,  un aumento considerable de la velocidad de ensamblado de las nanoestructuras.

Lectura complementaria: Autonomous robotic searching and assembly of two-dimensional crystals to build van der Waals superlattices