مواد آزوپلیمر به کمک نور اجازه می دهد تا از نانوساختارها برای سطوح رنگی ساختاری استفاده شود.

در دنیای طبیعی، رنگ از طریق رنگدانه ها، میزان تابش نور و ساختار تولید می شود. گرچه شاید رنگهای ساختاری که در نتیجه ساختارهای میکرو یا نانو بر روی سطح ایجاد می شوند و در طول موج نور تداخل دارند، کمتر شناخته شده باشند. زیبایی خیره‌کننده پرهای طاووس یا درخشیدن باله ماهی را به یاد آورید. چاپ رنگی با پلیمرهای با قابلیت عکس برداری یکی از آخرین فناوری هایی است که دانشمندان در این زمینه به آن دست یافته اند.

تکنیک الگوبرداری میکرو و نانویی در طیف گسترده ای از صنایع از قبیل ساخت تراشه، الکترونیک نوری و عملیات ضد جعل استفاده شده است. با این حال، محدودیت در تکنیک های چاپ نانویی حرارتی سنتی مانع از به کارگیری گسترده تجاری شده است.

اکنون، هایفنگ یو (Haifeng Yu) و همکارانش از دانشگاه پکینگ (Peking University)، یک عامل پاسخگو به عکس – آزوپلیمر – را معرفی کرده اند که به کمک آن می توان در یک فرآیند لیتوگرافی جدید و با دمای اتاق الگوی نانویی ایجاد کرد. این مطالعه به تازگی در مجله Angewandte Chemie منتشر شده است.

به گفته نویسندگان در این مطالعه، لیتوگرافی یک رویکرد بالا به پایین برای ساختن الگو است که به دلیل توان بالا و هزینه نسبتاً کم، ثابت شده که غیرقابل جایگزین (بی رقیب) است.

به طور خاص، فوتولیتوگرافی شامل یک پلیمر حساس به نور است، که با تابش نور به دقت در تمام پوشش می درخشد. این یک “تصویر” در پلیمر باقی می ماند که به صورت انتخابی می تواند از بین برود یا پاک شود تا الگوی مورد نظر را بر روی بستر زیرین آماده کند. به گفته نویسندگان، گرمایش و سرمایش مراحل مهمی در فرآیند تولید هستند، گرچه سرمازدگی اغلب باعث منقبض شدن مواد می شود و برای نانوالگوهای چاپ شده مشکلاتی را ایجاد می کند و ممکن است ناهموار شوند.

نکته اصلی این تکنیک جدید، تغییر فاز ناشی از نور در آزوپلیمر است که به محققان این امکان را می دهد که با کاهش چرخه گرمایش و سرمایش نسبت به سایر تکنیک ها، نانوالگوهای متعددی را بر روی بسترهای منعطف تر در دمای اتاق چاپ کنند.

پلیمر حساس به نور و جدید این تیم حاوی ساختاری بنام آزو بنزن است که در هنگام تابش با نور بین دو آرایش فضایی احتمالی – ترانس و سیس – قرار می گیرد. جابجایی بین این دو حالت، منجر به پیکربندی صاف یا خمیده می شود و هنگامی که به ساختار پلیمری متصل می شود باعث ایجاد تغییرات مکانیکی، از جمله سخت شدن در پلیمر می شود.

در طی مراحل ساخت، ابتدا لایه آزوپلیمر با استفاده از نور ماوراء بنفش آبگون شد و سپس برای پوشش دهی سطح پلاستیکی منعطف استفاده شد. در مرحله بعد، یک ورق سیلیکونی الگوبرداری شده نانویی (به عنوان قالب) روی سطح فشرده شده و پلیمر با نور UV مضاعف سفت می شود. سپس، محققان از فتوماکسی استفاده کردند که به آنها امکان آبگون کردن مجدد قسمت های پوشش دهی نشده پلیمر را با قالب نانوالگوی دیگری برای به دست آوردن ماده نهایی می داد.

یو و تیمش تکنیک خود را “لیتوگرافی نانوپوشش همدما” نامیدند.

این تیم با تهیه مواد به شکل حروف یا عکس هایی که بسته به دید ناظر تغییر رنگ می دهند، تطبیق پذیری این فرآیند ساخت را نشان داده است. اما این تیم ادعا می کند که این تکنیک فقط به تولید رنگ های ساختاری محدود نمی شود بلکه می تواند در بسترهای ویفر سیلیکونی زیرلایه مانند، سایر مواد با فعال شونده با نور و روش های تولید نانویی و به طور کلی جایی که فرآیندهای چاپ مستقل از گرما مورد نیاز است و مواد تنطیم کننده عکس مزایایی دارند، نیز گسترش یابد.