A Nanofabrication Facility (NFF) no Institute of Science and Technology Austria (ISTA) processa materiais na nanoescala, ajudando projetos de pesquisa que vão desde ciência de materiais e computação quântica até ciências biológicas. Em salas especializadas, quase livres de contaminação, cientistas vestidos com macacões brancos operam máquinas e microscópios complexos. Faça um tour conosco pelos lugares escondidos de um instituto de pesquisa.
Áustria, Klosterneuburg, térreo do Lab Building West no ISTA. Ao passar por laboratórios e cientistas, uma enorme porta de segurança obstrui seu caminho de repente. Eventualmente, a porta se abre lentamente, revelando uma sala peculiar. Poderia ter saído de um filme de ficção científica – talvez uma estação espacial, talvez um posto avançado em Marte?
“Antes de entrar no vestiário, cubra seus sapatos e pise no tapete pegajoso para limpar as solas.” Matko Kandzija e Evgeniia Volobueva, dois membros da equipe da Nanofabrication Facility (NFF), dão as boas-vindas à sala limpa. Um dispensador automático de capas de sapatos envolve seus pés com papel alumínio azul. A porta de segurança emite um sinal sonoro e fecha automaticamente. Isso é o máximo que você consegue chegar. Apenas cientistas e pessoal autorizados têm permissão para entrar nas salas limpas.
O traje de coelho
Uma sala limpa não é apenas limpa, é um ambiente meticulosamente controlado, projetado para minimizar a presença de partículas transportadas pelo ar, poluentes e contaminantes. As regras são muito rígidas, mesmo a menor contaminação pode afetar a funcionalidade ou a qualidade dos produtos que estão sendo desenvolvidos. Um filtro de ar especial ajuda nesse sentido. “Ele é projetado para capturar partículas, de poeira a pólen e bactérias”, explica Salvatore Bagiante, gerente da Nanofabrication Facility (NFF) no Institute of Science and Technology Austria (ISTA).
A principal fonte de contaminação é o corpo humano. Ao entrar, os cientistas devem usar trajes especiais. Conhecido como traje de coelho, essa vestimenta é feita de materiais que não liberam partículas. Ela tem propriedades dissipativas eletrostáticas para reduzir a eletricidade estática que pode atrair partículas. Após cada uso, os trajes usados são limpos e armazenados em um chamado capuz. “É um guarda-roupa com um sistema de ventilação com ar circulante limpo que remove todas as partículas que grudam nos trajes”, diz Kandzija.
Construindo materiais em nanoescala
Kandzija e Volobueva guiam você mais adiante para o Lab Building West. Uma parede de vidro transparente agora separa você das salas limpas. Lá dentro, fantasias de coelho branco correm por aí, trabalhando em máquinas. O NFF, que faz parte das Unidades de Serviço Científico da ISTA, fornece 450 m2 de laboratórios de ponta. Esta instalação combina vários níveis de salas limpas, cada uma delas distinguida pelo número máximo de partículas permitidas por metro cúbico de ar, e vários laboratórios de caracterização.
“Um dia de trabalho típico para nossa equipe começa verificando o status de todos os equipamentos e, se necessário, reiniciando alguns deles ou corrigindo os problemas que aconteceram fora do horário comercial”, diz Bagiante. “Uma das nossas ferramentas mais empolgantes é o sistema de litografia por feixe de elétrons, que permite a criação de padrões detalhados em superfícies, 100 vezes menores do que um fio de cabelo humano”, ele continua. É uma ferramenta excelente para criar padrões em microchips. Isso estabelece caminhos que formam os circuitos que permitem que essas nanoestruturas sejam conectadas ao mundo real e medidas com eletrônicos sofisticados.
Outra ferramenta impressionante que empolga os nerds de tecnologia é o evaporador de alto vácuo. Ele auxilia na adição de finas camadas de material a superfícies. Da mesma forma, embora em uma escala ainda menor, a deposição de camada atômica permite a formação de finas camadas de materiais (como isolantes e metais) adicionando camada atômica por camada atômica em diferentes substratos.
Apoiando a ciência
Circulando pelas rigorosas salas limpas, você continua a navegar pelo corredor estreito para entrar em uma sala usada para diferentes outros processos de fabricação. Cortinas de plástico criam uma barreira para minimizar a contaminação. Aqui você pode encontrar ferramentas, como uma nano impressora 3D, um microscópio, duas máquinas de colagem e um feixe de íons com foco de plasma de xenônio PFIB. Este último não é um motor de foguete no estilo Star Trek, os cientistas o usam para cortar, moldar ou remover material de uma superfície sólida, muito parecido com uma serraria de alta tecnologia. “Ele permite a fresagem super-rápida de qualquer material”, Bagiante acrescenta animadamente. Essas minúsculas fatias de material podem ser analisadas usando detectores sofisticados diretamente dentro do sistema.
Claro, também há uma “limpeza de primavera” anual em uma sala limpa. Essa limpeza completa ocorre uma vez por ano. Apesar do trabalho meticuloso, a sujeira inevitavelmente se acumula. “É um processo de vários dias e requer bom planejamento e coordenação com grupos de pesquisa no ISTA”, explica Volobueva.
A interação próxima entre a equipe do NFF e os cientistas, bem como a oportunidade de acessar a sala limpa do instituto a qualquer momento, são cruciais para a realização e, finalmente, o sucesso de muitos projetos de pesquisa.
Mais uma vez, “bip, bip”, soa a porta automatizada. Ela ficou aberta por muito tempo e deve ser fechada rapidamente. É hora de descartar as capas de sapato azuis e retornar ao mundo real.
