تقنية القلم المغموس Dip Pen تقنية معروفة في الطباعة التقليدية، يتم من خلالها تصميم أي شكل يراد نقشه على أي سطح تماما مثلما نفعل عند استخدامنا أقلام الحبر لرسم خطوط من الحبر على سطح الأوراق. لكن، ما الجديد في هذا الأمر! ولماذا سميت هذه التقنية بالطباعة النانوية بالقلم المغموس (Dip Pen Nanolithography (DPN الجديد هو أن تكنولوجيا النانو، عن طريق استخدامها إحدى أدواتها الرئيسية المهمة، وهي ميكروسكوب القوة الذرية (Atomic Force Microscope (AFM استطاعت أن توظف الطرف الحاد الموجود في الطرف السفلي لذراع – يطلق عليه اسم الكابولي Cantilever – الميكروسكوب، الذي يُعرف باسم إبرة المجس Tip Probe، لتنفيذ أعمال عمليات الطباعة النانوية متناهية الدقة على السطح الخارجي لمادة ما. وبالنظر إلى الشكل (6 – 8 «أ») ⁽²⁴⁾، الذي يعرض صورة مجهرية لإبرة المجس ⁽²⁵⁾، يتضح لنا أن مقاييس أبعاد رأس هذه الإبرة لا تتعدى في ثخانتها 60 نانومتر. وهذه الأبعاد النانوية الدقيقة تُتيح لإبرة المجس القدرة على التعامل مع ذرات وجزيئات المادة والتلاعب بها، مستخدمة إياها في تنفيذ وتشكيل أعقد الأشكال النانوية وأكثرها دقة وصعوبة، وذلك بترسيبها على سطح أي مادة أخرى.

ويبين الشكل (6 – 8 «ب») ميكانيكية العمل بهذه الطريقة، التي تتم من خلال اتخاذ السطح الخارجي لإبرة المجس «كخرطوشة الحبر» لتخزين ذرات أو جزيئات المادة المراد ترسيبها على سطح مادة أخرى. وتقوم هذه الجزيئات بمهام «مادة الحبر» في الطابعات، حيث تندفع من أماكنها بالسطح الخارجي للإبرة واحدة تلو الأخرى في عكس اتجاه ذراع الميكروسكوب (الكابولي) عند تحركه في اتجاه الرسم المراد.

وبوجه عام، فإن تقنية الطباعة النانوية هي أدق الطرق وأكثرها انتشارا وكفاءة في تصنيع المكونات الإلكترونية الدقيقة متناهية الصغر ذات الأشكال شديدة التعقيد، مثل الرقائق المستخدمة صناعة الشرائح الإلكترونية، وكذلك في تصنيع أعقد أنواع النظم الكهربائية والميكانيكية، وذلك على المستويين المايكرومتري (Microelectro Mechanical Systems (MEMS والنانومتري Nanoelectro Mechanical Systems (NEMS).

الشكل (6 – 8): (أ) صور مجهرية بواسطة الميكروسكوب الماسح الإلكتروني توضح شكل إبرة المجس الخاصة بميكروسكوب القوة الذرية ⁽²⁴⁾. (ب) ميكانيكية عمل الطباعة النانوية في ترسيب الذرات أو الجزيئات على الطبقة الخارجية لسطح مادة ما بالشكل والتصميم المطلوبين ⁽⁸⁾.

______________________________________
هوامش

(8) تم تصميم وتنفيذ الشكل بواسطة مؤلف هذا الكتاب.

(24) Courtesy of Xintek, Inc., Nanotechnology Innovations, North Carolina, U. S.A. (2009)

(25) الأصل في استخدام هذه الإبرة هو تلمس الذرات والجزيئات الموجودة على السطح الخارجي لمادة ما يُراد تحديد طوبوغرافيتها وبيان مقدار ثخانتها وتركيبها الكيميائي وتوزيع العناصر الداخلة في تركيبها.