211service.com
Trudna wskazówka dotycząca manipulacji nanomateriałami
IBM Laboratorium Badawcze w Zurychu — gdzie wynaleziono kilka przełomowych narzędzi mikroskopowych — stworzył nową, wytrzymałą powłokę końcówki mikroskopu sił atomowych (AFM), urządzenia, które można wykorzystać do rejestrowania obrazów w nanoskali, gdy końcówka przesuwana jest po powierzchni na końcu mikroskopijny wspornik. Powłoka może rozszerzyć zakres sposobów, w jakie AFM może być wykorzystany do wytwarzania masek litograficznych do produkcji elektroniki o cechach wielkości 10 nanometrów – poza granice tradycyjnych procesów, takich jak litografia wiązek elektronicznych.
Naukowcy od dawna chcieli używać końcówek atomowych w taki sposób, ale trudno jest zapobiec zbyt szybkiemu zużywaniu się silikonowych końcówek podczas poruszania się po powierzchni, mówi Mark Lantz, kierownik badań nad pamięcią masową w laboratorium badawczym IBM w Zurychu.
Popularnym sposobem na zwiększenie odporności na zużycie końcówek atomowych jest dodanie powłoki diamentowej. Ale diament jest zaskakująco niestabilny, mówi Lantz. Spali się po podgrzaniu do około 400 °C, co jest niepraktyczne w przypadku niektórych zastosowań. IBM początkowo skupił się na wykorzystaniu podgrzewanych tablic końcówek do wypalania wgłębień w cienkich podłożach polimerowych jako sposobu przechowywania pamięci cyfrowej – koncepcja znana jako pamięć krocionoga . IBM nie traktuje już krocionogów jako technologii konsumenckiej, chociaż ma nadzieję dostosować ją do systemów przechowywania archiwalnego lub szybkiego biologicznego obrazowania procesów subkomórkowych.
Naukowcy IBM nakładają warstwę węglika krzemu, materiału, który jest nieco bardziej miękki niż diament, ale nie pali się po podgrzaniu. Węglik krzemu ma wyjątkowo wysoką temperaturę topnienia, więc nawet w temperaturze 1400 °C nadal zachowuje swoją wytrzymałość, mówi Lantz.
Zespół opracował nowatorski proces tworzenia powłoki z węglika krzemu. Został opracowany we współpracy z Robertem Carpickiem i kolegami z University of Pennsylvania i Kumarem Sridharanem oraz kolegami z University of Wisconsin. Szczegóły pracy zostały opublikowane wczoraj w czasopiśmie Zaawansowane materiały funkcjonalne .
Proces polega na wszczepieniu jonów węgla do końcówki poprzez otoczenie końcówki plazmą zawierającą jony węgla, a następnie przyłożenie wysokiego napięcia między plazmą a końcówką, co powoduje osadzenie jonów w jej powierzchni. Następnie końcówka jest podgrzewana do 1100 °C, temperatury wystarczającej do wywołania reakcji jonów węgla z pobliskimi atomami krzemu, tworząc cienką powłokę węglika krzemu. Grubość powłoki wynosi około 15 do 18 nanometrów, a na samym wierzchołku końcówki, gdzie wymiary stają się mniejsze, ostatnie 30 nanometrów końcówki to po prostu czysty węglik krzemu – mówi Lantz.
Czad Mirkin , dyrektor Międzynarodowego Instytutu Nanotechnologii na Northwestern University, mówi, że ogólnie iw przypadku zadań takich jak przechowywanie pamięci największym problemem ograniczającym użyteczność jest szybkość. Dodaje jednak, że użycie AFM do wykonania maski litograficznej miałoby sens, ponieważ prędkość nie jest tak ważna.