甜味芯片打印法了解一下：科学家用糖实现微电路曲面打印，连针尖发丝都可以 | Science...

Posted 2022-12-15 QbitAl

Alex 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI

意外收获：

科学家整出了一种“糖果微芯片打印法”。

——你没看错，真的是可以吃的焦糖加玉米糖浆！

他利用糖来临时封装微电路，轻松将其印到了各种细小复杂的表面。

甚至连头发丝上都可以写字：

△头发放大图，黄色糖浆包裹着微电路结构

在直径不到0.1毫米的发丝上，科学家Gary Zabow印上了他单位名称缩写的四个字母NIST（National Institute of Standards and Technology，美国国家标准技术研究院）。

该研究的相关论文已登上了Science。

至于为啥说是意外，因为Zabow原先根本没想到用糖。

他偶然把一些芯片的微磁点阵列埋进了糖块中，后来在清洗烧杯时又偶然看到，微磁点阵列自动贴到了烧杯底部，并保留了原先的结构图案。

于是，他决定真的试试用糖来封装芯片电路。

结果发现，这样可以像转移模版一样，在广泛的曲率范围内精确转印微电路。

下面就来看看具体是如何操作的。

“糖果印刷法”适用范围广

首先是把打印好的微磁点阵列和糖融合在一起。

将混合糖溶于少量的水，然后把糖浆倒在平面的微电路图案上就搞定了。

在这里的混合糖中，玉米糖浆至关重要。

因为一般的糖冷却后容易结晶，产生不均匀的表面，很不利于微加工。不过，加入玉米糖浆后就可以防止结晶，这样就基本不会干扰微磁点的结构图案了。

然后，等水蒸发掉，焦糖就会变硬，微电路就自然而然地嵌入进硬糖块中，实验者能轻松将其取下转移到别的地方。

接下来，把包裹着微电路的糖放到目标表面上并融化。

在这个步骤中，糖和微电路就会贴合到新的目标表面上。

而且Zabow还发现，糖在融化时会保持高粘度，使点阵图案能够一直保持其结构布局。

最后，再使用水溶解掉糖，就可以只留下贴合在目标表面的微电路了。

总的来说，整体操作过程还算比较easy，用一张图就可以总结：

其实，这种工艺还有个高大上的名字：回流驱动柔性转印 （REFLEX）。

除了看起来足够新奇酷炫，此方法也兼具实用价值。

其中最亮眼的作用就是：可以把电路精确转印到曲率超大的目标表面上。通俗来说，包括各种尖锐面。

除了前文提到的头发丝，Zabow还用此方法把微电路放到了针尖：

还有非常细小的乳草种子绒毛纤维上：

而从传统来看，起初主要是把金属等材料组成的微型电路图案，直接印刷到常见的平面硅晶圆上。

后来，随着半导体芯片和智能材料的发展，这些复杂微小的电路需要被打印到各种非传统的表面上，包括可塑表面。

不过先前研究已表明，在平面可以打印电路的微光刻技术并不适用于曲面，于是研究人员想到了“转印”。

巴特，现有的其他方法只能适应非常有限的曲率。

所以，这种用糖在曲面打印的新方法，可谓为生物医学或微型机器人领域的探索开启了新的大门。

Zabow表示：

半导体行业已经花费了数十亿美元完善印刷技术，来优化芯片。

如果我们能够用像糖果一样简单且廉价的东西，来扩大微芯片打印的适用范围，岂不妙哉？

关于作者

Gary Zabow是这篇论文的独作。

从2014年至今，Zabow一直在美国国家标准技术研究院从事科研工作，目前他的主要研究方向包括：

• 新型的微/纳米加工技术；

• 用于细胞标记和跟踪的微制造造影剂；

• 用于多重核磁共振成像的磁性微结构；

• 用于嵌入式传感的NMR可读射频纳米传感器。

Zabow本科毕业于开普敦大学的物理和应用数学系，然后就读于哈佛大学，先后取得了物理学和工程硕士，以及物理学博士学位。

值得一提的是，他目前已获得了转移微印刷电路的相关专利。

论文地址：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.add7023
参考链接：
[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/