محققان دانشگاه آریزونا فرایندی ابداع کرده‌اند که می‌تواند پیشرفت بزرگی در زمینه میکروالکترونیک بوده و نحوه تولید میکروتراشه‌ها را عوض کند. آنها این فرایند را به‌عنوان یک اختراع به ثبت رسانده‌اند.
با استفاده از این فرایند زیست‌مهندسی جدید که توسط محققان دانشکده مهندسی ابداع شده است، می‌توان مدارات سیم‌کشی میکروسکوپی از جنس مس تولید کرد که توسط پروتئین‌ها عایق‌بندی شده‌اند. این محققان با ترکیب فرایندهای زیستی و رسوب‌دهی بدون برق مس، سیم‌های کوچک مبتنی بر پروتئین‌ها تولید کرده‌اند که میکرولوله‌ها یا MTها نامیده می‌شوند.

قطر داخلی این لوله‌ها 15 نانومتر و قطر خارجی آنها 25 نانومتر بوده و می‌توانند تا چندین میکرومتر طول داشته باشند. قطر گلبول‌های قرمز خون 8 میکرومتر است که می‌توان 320 میکرولوله را در این فضا به صورت پهلو به پهلو جا داد.

پیر دیمیر، استاد علوم و مهندسی مواد و یکی از اعضای این گروه تحقیقاتی می‌گوید بخش کلیدی این اختراع (US 7,862,852 B2) امکان رسوب‌دهی مس درون این میکرولوله‌های عایق است که منجر به تولید سیم‌های کوچک عایق‌بندی شده می‌گردد.

در طبیعت MTها موجب جدا شدن DNA و کروموزوم‌ها در یک سلول در حال تقسیم می‌شوند. در طول فرایند تقسیم سلولی (میتوسیس) این MTها بنا بر نیاز بزرگ شده و یا کوچک می‌شوند، ظاهر شده و ناپدید می‌شوند. دیمیر توضیح می‌دهد که شکل‌گیری این میکرولوله‌ها از یک پروتئین اولیه به نام gamma tubulin آغاز می‌شود.

این محققان gamma tubulin را روی نقطه‌ای از مدار که می‌خواهند سیم‌کشی از آنجا آغاز شود، و پپتیدهای خاصی را روی مقصد نهایی این سیم‌ها چاپ می‌کنند. پپتیدها رشته‌هایی از اسیدهای آمینه هستند که واحدهای سازنده پروتئین‌ها به‌شمار می‌روند.

لوله‌های زیادی رشد می‌کنند، اما تنها برخی از آنها متصل می‌شوند. زمانی که تمام اتصالات کامل شدند، محلولی که MTها در آن رشد کرده‌اند، تغییر یافته و آنهایی که متصل نشده‌اند، از بین می‌روند. سپس MTهای باقیمانده در محلولی از نمک مس قرار داده می‌شوند. دیمیر می‌گوید: «نقطه اصلی این است که داخل این لوله‌ها زودتر از بیرون آنها فلزی شوند».

یک اسید آمینه به نام هیستیدین که تمایل زیادی به فلز مس دارد، به‌صورت طبیعی درون این میکرولوله‌ها قرار می‌گیرد و این همان جایی است که فرایند فلزی شدن آغاز می‌شود. با زمان‌بندی دقیق این فرایند، مس تنها درون این میکرولوله‌ها رسوب یافته و سیم‌های کوچک عایق‌دار شکل می‌گیرند.

گام بعدی این محققان استفاده از این فرایند در فرایند تولید ابزارهای الکترونیکی است.


ستاد توسعه فناوری نانو