甜味芯片打印法了解一下：科學家用糖實現(xiàn)微電路曲面打印，連針尖發(fā)絲都可以 | Science
作者已獲轉(zhuǎn)印微電路相關(guān)專利
Alex 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI
意外收獲：
科學家整出了一種“糖果微芯片打印法”。
——你沒看錯，真的是可以吃的焦糖加玉米糖漿！
他利用糖來臨時封裝微電路，輕松將其印到了各種細小復(fù)雜的表面。
甚至連頭發(fā)絲上都可以寫字：
△頭發(fā)放大圖，黃色糖漿包裹著微電路結(jié)構(gòu)
在直徑不到0.1毫米的發(fā)絲上，科學家Gary Zabow印上了他單位名稱縮寫的四個字母NIST（National Institute of Standards and Technology，美國國家標準技術(shù)研究院）。
該研究的相關(guān)論文已登上了Science。
至于為啥說是意外，因為Zabow原先根本沒想到用糖。
他偶然把一些芯片的微磁點陣列埋進了糖塊中，后來在清洗燒杯時又偶然看到，微磁點陣列自動貼到了燒杯底部，并保留了原先的結(jié)構(gòu)圖案。
于是，他決定真的試試用糖來封裝芯片電路。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這樣可以像轉(zhuǎn)移模版一樣，在廣泛的曲率范圍內(nèi)精確轉(zhuǎn)印微電路。
下面就來看看具體是如何操作的。
“糖果印刷法”適用范圍廣
首先是把打印好的微磁點陣列和糖融合在一起。
將混合糖溶于少量的水，然后把糖漿倒在平面的微電路圖案上就搞定了。
在這里的混合糖中，玉米糖漿至關(guān)重要。
因為一般的糖冷卻后容易結(jié)晶，產(chǎn)生不均勻的表面，很不利于微加工。不過，加入玉米糖漿后就可以防止結(jié)晶，這樣就基本不會干擾微磁點的結(jié)構(gòu)圖案了。
然后，等水蒸發(fā)掉，焦糖就會變硬，微電路就自然而然地嵌入進硬糖塊中，實驗者能輕松將其取下轉(zhuǎn)移到別的地方。
接下來，把包裹著微電路的糖放到目標表面上并融化。
在這個步驟中，糖和微電路就會貼合到新的目標表面上。
而且Zabow還發(fā)現(xiàn)，糖在融化時會保持高粘度，使點陣圖案能夠一直保持其結(jié)構(gòu)布局。
最后，再使用水溶解掉糖，就可以只留下貼合在目標表面的微電路了。
總的來說，整體操作過程還算比較easy，用一張圖就可以總結(jié)：
其實，這種工藝還有個高大上的名字：回流驅(qū)動柔性轉(zhuǎn)印?（REFLEX）。
除了看起來足夠新奇酷炫，此方法也兼具實用價值。
其中最亮眼的作用就是：可以把電路精確轉(zhuǎn)印到曲率超大的目標表面上。通俗來說，包括各種尖銳面。
除了前文提到的頭發(fā)絲，Zabow還用此方法把微電路放到了針尖：
還有非常細小的乳草種子絨毛纖維上：
而從傳統(tǒng)來看，起初主要是把金屬等材料組成的微型電路圖案，直接印刷到常見的平面硅晶圓上。
后來，隨著半導(dǎo)體芯片和智能材料的發(fā)展，這些復(fù)雜微小的電路需要被打印到各種非傳統(tǒng)的表面上，包括可塑表面。
不過先前研究已表明，在平面可以打印電路的微光刻技術(shù)并不適用于曲面，于是研究人員想到了“轉(zhuǎn)印”。
巴特，現(xiàn)有的其他方法只能適應(yīng)非常有限的曲率。
所以，這種用糖在曲面打印的新方法，可謂為生物醫(yī)學或微型機器人領(lǐng)域的探索開啟了新的大門。
Zabow表示：
半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)花費了數(shù)十億美元完善印刷技術(shù)，來優(yōu)化芯片。
如果我們能夠用像糖果一樣簡單且廉價的東西，來擴大微芯片打印的適用范圍，豈不妙哉？
關(guān)于作者
Gary Zabow是這篇論文的獨作。
從2014年至今，Zabow一直在美國國家標準技術(shù)研究院從事科研工作，目前他的主要研究方向包括：
- 新型的微/納米加工技術(shù)；
- 用于細胞標記和跟蹤的微制造造影劑；
- 用于多重核磁共振成像的磁性微結(jié)構(gòu)；
- 用于嵌入式傳感的NMR可讀射頻納米傳感器。
Zabow本科畢業(yè)于開普敦大學的物理和應(yīng)用數(shù)學系，然后就讀于哈佛大學，先后取得了物理學和工程碩士，以及物理學博士學位。
值得一提的是，他目前已獲得了轉(zhuǎn)移微印刷電路的相關(guān)專利。
論文地址：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.add7023
參考鏈接：
[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/
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