Gli ingegneri creano un microscopio a forza atomica di dimensioni di una monetina che si inserisce in un chip

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Un microscopio a forza atomica è uno degli strumenti che ha reso possibile la nanotecnologia e attualmente costa circa mezzo milione di dollari. Ma ora gli ingegneri hanno creato un microscopio a forza atomica di dimensioni ridotte che si inserisce in un chip.

Gli ingegneri creano un microscopio a forza atomica di dimensioni di una monetina che si inserisce in un chip

I salti tecnologici che possono essere fatti nel mondo della tecnologia di consumo di tutti i giorni sono spesso messi in discussione. Ebbene, c’è, infatti, un lavoro continuo dei laboratori di nanotecnologia per “rimpicciolire” sensori, telecamere e tanti altri dispositivi che poi possono essere messi al servizio delle apparecchiature più “banali”.

Un microscopio a forza atomica è uno degli strumenti che hanno reso possibile la nanotecnologia e ora costa mezzo milione di dollari, ora sta in un chip.

Cos’è un microscopio a forza atomica?

Un microscopio a forza atomica (AFM) è uno strumento scientifico utilizzato per generare immagini tridimensionali dettagliate delle superfici dei materiali, fino alla scala nanometrica, che corrisponde approssimativamente alla scala delle singole molecole. Questa apparecchiatura, sviluppata da Gerd Binnig e Heinrich Rohrer all’inizio degli anni ’80, ha dimostrato una risoluzione dell’ordine di frazioni di nanometro.

A cosa serve questo dispositivo?

L’AFM è uno strumento che “permette” l’esistenza o che facilita il progresso delle nanotecnologie oggi. Attualmente, un microscopio a forza atomica costa mezzo milione di dollari. Originariamente aveva una dimensione simile a uno smartphone, ma ora sta all’interno di un chip. Questa miniaturizzazione è stata possibile con l’utilizzo di un MEMS (Microelectromechanical System), un sistema microelettromeccanico.

Microscopio
Microscopio

Un microscopio a forza atomica basato su MEMS sviluppato dagli ingegneri dell’Università del Texas a Dallas ha una dimensione di circa 1 centimetro quadrato. I funzionari dell’università affermano che una versione educativa del dispositivo costa da $ 30.000 a $ 40.000. Quando passi a un livello di laboratorio, il prezzo sale a $ 500.000.

Il dottor Reza Moheimani, professore di ingegneria meccanica all’UT Dallas, ha affermato che “un microscopio a forza atomica convenzionale è uno strumento grande e ingombrante con più maglie di controllo, elettronica e amplificatori”.

Uno degli obiettivi di questa ricerca è produrre una produzione di massa per ridurre significativamente la complessità e il costo dello strumento. Uno degli aspetti interessanti dei MEMS è che possono essere prodotti in serie, realizzandone centinaia o migliaia contemporaneamente. In questo modo il prezzo di ogni chip sarebbe di pochi dollari. Di conseguenza, sarà possibile offrire l’intero sistema di microscopi a forza atomica in miniatura per poche migliaia di dollari. Ma la “banalizzazione” della produzione farà sì che il microscopio abbia anche un prezzo da “consumo”.

Microscopio a forza atomica
Microscopio a forza atomica

Un AFM è un microscopio che “vede” una superficie in modo simile a come “vede” una persona ipovedente, cioè al tatto. Un minuscolo braccio, fissato su un lato e con una punta acuminata all’estremità, viene spostato avanti e indietro lungo la superficie del campione, oppure il campione si sposta sulla piccola punta di silicio o diamante. Le forze di interazione tra la punta del microscopio e il campione fanno sì che la punta si muova su e giù. Questi movimenti vengono poi convertiti in un’immagine topografica.

AFM su un chip

L’AFM su un chip misura circa 1 centimetro quadrato, con il MEMS collegato a un circuito che ha le dimensioni di una carta di credito. Questa scheda contiene tutti i circuiti, i sensori e gli altri componenti necessari per controllare il movimento del dispositivo. Il prototipo ancora non rivaleggia con la qualità delle immagini dei dispositivi commerciali, ma il team afferma che si tratta di una produzione di prima generazione, in cui continuano a lavorare fino a quando non arriva un possibile risultato di commercializzazione.

Allora, cosa ne pensi di questo AFM? Condividi le tue opinioni e pensieri nella sezione commenti qui sotto.

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