211service.com
Kreslicí obvody s nano pery
Poptávka po stále rychlejší a levnější elektronice posouvá standard výrobních technik založených na litografii v polovodičovém průmyslu na jejich hranice. Nyní výzkumníci uvádějí levnou a rychlou litografickou techniku, která využívá pole flexibilních polymerních nano per k přesnému vzorování milionů složitých struktur paralelně. Technika, kterou vědci použili k vytvoření integrovaného obvodu (a liliputánských verzí loga olympijských her), může být použita k vytvoření čar, jejichž velikosti se pohybují od několika nanometrů až po milimetry tlusté.
Olympijské nano pero: Těchto 15 000 zlatých replik loga olympijských her (nahoře) bylo vytvořeno pomocí nové litografické techniky, která se opírá o velké řady paralelně psaných polymerových nanoper. Spodní obrázek ukazuje loga zblízka a vložka dále přibližuje e v Pekingu, což ukazuje, že jeho spodní zdvih je široký pouze 90 nanometrů. Logo běžícího muže je vysoké 36 mikrometrů. Tyto snímky pořízené rastrovacím elektronovým mikroskopem demonstrují rozsah velikostí prvků, které lze touto technikou vytvořit.
Technika vyvinutá společností Chad Mirkin , chemik na Northwestern University a ředitel Mezinárodního institutu pro nanotechnologie, používá pole polymerních per ve tvaru pyramidy, jejichž hroty jsou ponořeny do roztoků chemikálií, které mohou obsahovat téměř jakoukoli molekulu, včetně proteinů a kyselin; pera jsou pak trasována po povrchu mechanickým ramenem, aby se vytvořily miliony paralelních struktur. Šířku čar nakreslených každým perem lze pečlivě ovládat změnou síly vyvíjené na ohebné hroty per. Protože Mirkinova pera vykreslují návrhy naprogramované počítačovým softwarem, mohou rychle přepínat mezi komplikovanými návrhy, což umožňuje vytváření složitých vzorů, jejichž rysy jsou velmi blízko u sebe.
Mirkin použil pera ke vzorování kyseliny na křemíkové destičce potažené zlatem; pak na základě vzoru vyleptal zlatý integrovaný obvod. Litografie s polymerovým perem je také slibná pro modelování biologických molekul. Ve skutečnosti, říká Mirkin, by tato technika mohla fungovat s téměř jakýmkoli molekulárním inkoustem, včetně proteinů pro zachycení a studium buněk. Výroba polí polymerových per stojí méně než jeden dolar.
Litografie s polymerovým perem je vylepšením oproti litografii s ponorným perem, což je technika, kterou Mirkin vyvíjí od roku 1999. Litografie s ponorným perem využívá pole ostrých, tuhých konzolových sond – stejných, jaké se používají pro mikroskopii atomárních sil. Mirkin vytvořil společnost, NanoInk ke komerčnímu využití technologie. Ale uznává, že jeho konečná užitečnost byla omezena problémy s propustností, náklady a složitostí. Velikost jeho molekulárních zdvihů byla omezena na relativně úzký rozsah, konzoly jsou náchylné k rozbití a počet struktur, které lze vytvořit paralelně, je omezený.
Multimédia
Sledujte litografii ponorným perem v akci.
Pokud to funguje, říká Grant Willson , inženýr na University of Texas v Austinu, urychlí proces vzorování struktur pomocí nanoper. Nová verze litografie ponorným perem by mohla tuto technologii učinit mnohem komerčně praktičtější. Ale Mirkinova technika bude soutěžit v přeplněném poli, poznamenává Willson. Výzkumníci, kteří se snaží nabalit obvody se stále menšími funkcemi pro stále rychlejší čipy, používají mnoho různých přístupů k nanovýrobě. Někteří například vytvářejí optické antény pro zaostření světla do velmi malých paprsků, aby rozšířili možnosti fotolitografie. Jiní se obrátili k paprskům elektronů nebo iontů nebo k použití teplo deformace k vytvoření vzorů.
Harald Fuchs , ředitel Interface Physics Group na Univerzitě v Münsteru v Německu, říká, že hlavní výhodou Mirkinovy techniky oproti jiným metodám nanofabrikace je přesnost a flexibilita. Pera lze použít k napsání vzoru jedním molekulárním inkoustem, namočení do jiného a pak k napsání další vrstvy. Aby bylo možné vytvořit ještě složitější vzory, říká Fuchs, každý hrot pera by se mohl namáčet do jiného inkoustu.
Mirkin říká, že Northwestern mluví se společnostmi, včetně jeho vlastního NanoInk, o komercializaci litografie s polymerovým perem. Tato technika, jak říká, zpřístupní technologii namáčecího pera velkému počtu lidí.