Ученые из Мельбурнского Королевского технологического института (Австралия) совершили открытие, которое стало прорывом: им удалось обуздать силу звуковых волн для точного микро и нано производства. Исследователи продемонстрировали, как высокочастотные звуковые волны могут быть использованы для контроля распространения тонкого слоя жидкости по специально разработанному чипу. Исследование опубликовано в Proceedings of the Royal Society A.
Технология тонкой пленки для производства основ для микрочипов и микроструктур дает значительные преимущества – потенциально она может применяться в различных сферах, начиная от нанесения покрытий для краски и уходу за ранами и заканчивая 3D печатью.
Профессор Джеймс Фрэнд (James Friend) говорит, что исследователи разработали портативную систему для точного, быстрого и нетрадиционного производства микро и наноразмерных устройств.
«Настроив звуковые волны, мы можем создать на поверхности микрочипа любую структуру, которую захотим. Мы обнаружили, что жидкость течет либо от звуковой волны, либо к ней, в зависимости от толщины слоя жидкости. Мы не только открыли этот феномен, но также и разобрались, почему это происходит, что позволяет точно контролировать и направлять микропленочную жидкость в микро и нано масштабах», – говорит профессор Фрэнд.
Новый процесс, который ученые назвали «acoustowetting» («acousto» – акустический, «wetting» – смачивание), работает на чипе из ниобата лития – пьезоэлектрического материала, способного преобразовывать электрическую энергию в механическое давление.
Поверхность чипа покрыта микроэлектродами, и он соединен с источником питания, энергия которого преобразуется в высокочастотные звуковые волны. Микропленочная жидкость наносится на поверхность чипа, а с помощью звуковых волн контролируется ее течение.
Исследователи показывают, что когда жидкость нанесена ультратонким слоем – в нано и субмикронных масштабах, она течет от высокочастотных звуковых волн.
Направление потока меняется, когда слой чуть толще, двигаясь навстречу звуковым волнам. Однако когда толщина достигает одного миллиметра, поток снова меняет направление.