211service.com
Rysowanie obwodów za pomocą Nano Pens
Zapotrzebowanie na coraz szybszą i tańszą elektronikę popycha do granic możliwości standardowe techniki produkcyjne oparte na litografii. Teraz naukowcy donoszą o taniej i szybkiej technice litograficznej, która wykorzystuje macierze elastycznych polimerowych nanopisaków do precyzyjnego równoległego modelowania milionów złożonych struktur. Technikę, którą naukowcy wykorzystali do stworzenia układu scalonego (i liliputowych wersji logo olimpijskiego), można wykorzystać do tworzenia linii o grubości od kilku nanometrów do milimetrów.
Olimpijski długopis nano: Te 15 000 złotych replik logo Igrzysk Olimpijskich (na górze) zostało stworzonych przy użyciu nowej techniki litograficznej, która opiera się na równoległym pisaniu dużej liczby polimerowych pisaków nano. Dolny obraz pokazuje logo w zbliżeniu, a wstawka jeszcze bardziej powiększa e w Pekinie, pokazując, że jego dolny skok ma szerokość zaledwie 90 nanometrów. Logo biegnącego mężczyzny ma 36 mikrometrów wysokości. Obrazy te, wykonane za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego, pokazują zakres rozmiarów cech, które można wykonać za pomocą tej techniki.
Technika opracowana przez Czad Mirkin , chemik z Northwestern University i dyrektor Międzynarodowego Instytutu Nanotechnologii, wykorzystuje szereg polimerowych pisaków w kształcie piramid, których końcówki są zanurzane w roztworach substancji chemicznych, które mogą zawierać prawie każdą cząsteczkę, w tym białka i kwasy; pióra są następnie przesuwane po powierzchni za pomocą mechanicznego ramienia, aby równolegle tworzyć miliony struktur. Szerokość linii rysowanych przez każdy pisak można dokładnie kontrolować, zmieniając siłę wywieraną na elastyczne końcówki pisaków. Ponieważ pisaki Mirkina kreślą projekty zaprogramowane przez oprogramowanie komputerowe, mogą szybko przełączać się między skomplikowanymi projektami, umożliwiając tworzenie złożonych wzorów, których cechy są bardzo blisko siebie.
Mirkin użył pisaków do naniesienia kwasu na wafel krzemowy pokryty złotem; następnie wytrawił, na podstawie wzoru, złoty układ scalony. Litografia pisaków polimerowych daje również nadzieję na modelowanie cząsteczek biologicznych. Rzeczywiście, mówi Mirkin, technika może działać z prawie każdym atramentem molekularnym, w tym z białkami do przechwytywania i badania komórek. Wyprodukowanie zestawu długopisów polimerowych kosztuje mniej niż dolara.
Litografia pisaków polimerowych jest ulepszeniem w stosunku do litografii pisaków zanurzanych, techniki, którą Mirkin rozwija od 1999 roku. Litografia pisaków zanurzeniowych wykorzystuje matryce ostrych, sztywnych sond wspornikowych – tych samych, które są używane do mikroskopii sił atomowych. Mirkin stworzył firmę, NanoInk , w celu komercjalizacji technologii. Przyznaje jednak, że jego ostateczna użyteczność była ograniczona przez problemy z przepustowością, kosztami i złożonością. Wielkość uderzeń molekularnych została ograniczona do stosunkowo wąskiego zakresu, wsporniki są podatne na pękanie, a liczba struktur, które można wykonać równolegle, jest ograniczona.
Multimedialne
Oglądaj litografię zanurzeniową w akcji.
Jeśli to zadziała, mówi Grant Willson , inżynier z University of Texas w Austin, przyspieszy proces modelowania struktur za pomocą pisaków nano. Nowa wersja litografii pisakiem zanurzeniowym może sprawić, że technologia stanie się znacznie bardziej praktyczna pod względem komercyjnym. Ale technika Mirkina będzie konkurować na zatłoczonym boisku, zauważa Willson. Naukowcy, których celem jest upakowanie obwodów z coraz mniejszymi funkcjami dla coraz szybszych chipów, przyjmują wiele różnych podejść do nanofabrykacji. Niektórzy, na przykład, tworzą anteny optyczne, które skupiają światło na bardzo małych wiązkach, aby rozszerzyć możliwości fotolitografii. Inni zwrócili się do wiązek elektronów lub jonów lub używają ciepło deformacja w celu utworzenia wzorów.
Haralda Fuchsa , dyrektor Interface Physics Group na Uniwersytecie w Münster w Niemczech, mówi, że główną przewagą techniki Mirkina nad innymi metodami nanofabrykacji jest precyzja i elastyczność. Pisaki można wykorzystać do napisania wzoru jednym atramentem molekularnym, zanurzenia w innym, a następnie napisania kolejnej warstwy. Aby uzyskać jeszcze bardziej złożone wzory, mówi Fuchs, każdą końcówkę pióra można zanurzyć w innym tuszu.
Mirkin mówi, że Northwestern rozmawia z firmami, w tym z własnym NanoInk, o komercjalizacji litografii pisakami polimerowymi. Mówi, że ta technika sprawi, że technologia maczanego pióra stanie się dostępna dla dużej liczby osób.