En un estudio conjunto, científicos del MIPT Instituto de Física y Tecnología de Moscú, ICP Instituto de Física Química llamado así por Semenov, MSU Universidad Estatal de Moscú e IPCP Instituto de Problemas de Física Química han desarrollado unMecanismo de deposición láser de patrones en vidrio con una resolución 1000 veces menor que el ancho de un cabello humano. El enfoque del láser se realizó con la ayuda de pequeñas esferas de vidrio, desempeñando el papel de la lente. Este mecanismo permite de manera económica y relativamente fácilaplicar patrones complejos a una superficie de vidrio, con lo que se obtiene una resolución espacial de menos de 100 nanómetros.
El método propuesto permitirá la creación suficientemente rápida y barata de sensores y microchips de nanoescala. Según los científicos, es mucho más barato y tecnológicamente más fácil que cualquiera de los métodos utilizados anteriormente, además del hecho de que la nueva aplicación permite la deposiciónde los dibujos de computadora en la superficie del vidrio con una resolución aceptable. Para demostrar este método, la abreviatura del Instituto de Física Química ICP se depositó en vidrio con una alta resolución aproximadamente 100 nanómetros. En particular, el nanograbado se utiliza paracree circuitos ultraprecisos en microfluídica. El fluido operativo puede fluir a través de los canales grabados que conectan varias partes del circuito; y cuanto menor sea el tamaño de dicho circuito, mayor será la resolución de grabado.
Un láser de femtosegundo utilizado por los científicos permite la deposición de patrones complejos de dos y tres dimensiones en la superficie de materiales transparentes. La resolución, el tamaño mínimo de los detalles de la imagen del patrón, siempre es un problema en este tipo de tareas, ya queestá limitado por razones físicas por la longitud de onda del láser. Cuanto mayor sea la resolución, menor será el tamaño de los patrones aplicados y más interesantes y buscados en la tecnología.
Para mejorar la resolución, a menudo se usa el efecto de campo cercano. Este método implica enfocar un rayo láser, usando nanopartículas de metal o una capa de microesferas dieléctricas como "lente". Sin embargo, estos métodos complican el proceso de deposición del patrón, ya que"lente" se fijan en el espacio.
En su trabajo, los autores proponen un enfoque diferente: al usar un haz de luz en el fluido, crean una especie de trampa donde colocan las microesferas de vidrio. La ventaja de este método de enfoque consiste en que la "trampa" puedemoverse, moviendo así la "lente" en el espacio y enfocando el láser al área deseada del vidrio
Sin embargo, simplemente mover un rayo láser a lo largo de la superficie no es suficiente. La exposición al láser conduce a la formación de lomas pero no a cráteres. Estas lomas son bastante ásperas y anchas, pero el efecto del álcali a una temperatura de 90 ° C cambialos montículos se convierten en cráteres lisos con un ancho menor. Mientras que la estructuración de dos pasos permite lograr una resolución por debajo de 100 nanómetros nm, la estructuración de un paso, cuando la superficie se trata solo con un láser, no permite obtener precisión por debajo150-200 nm dependiendo de la complejidad de la estructura.
Como resultado, todo el proceso de nanograbado aparece de la siguiente manera. Inicialmente, la superficie del vidrio se irradia con un láser de femtosegundo. El pulso del láser se enfoca por medio de un cordón de vidrio, que es guiado por una "trampa" óptica a unárea predeterminada del vidrio. Como resultado, se forman amplios montículos en la superficie del vidrio; pero luego, después del tratamiento superficial con una solución alcalina, estos montículos se convierten en cráteres más pequeños de formas más aerodinámicas.
Además del proceso de diseño directo, los científicos investigaron la dependencia de la resolución, es decir, el tamaño del cráter, de la potencia del láser. Los resultados mostraron que para obtener una mayor precisión, será más efectivo usar esferas pequeñas, que permiten obtener unresolución por debajo de 100 nm.
El ancho mínimo del cráter obtenido fue de 70 nm.
Para el uso práctico de este método, además de la alta resolución, también debe tener en cuenta la complejidad de aplicar estructuras complejas. La publicación anterior muestra que si usa la técnica de grabado descrita, podrá aplicar aplicaciones relativamente complejasPara probar esto, la superficie de vidrio fue grabada con la abreviatura del Instituto de Física Química ICP. El ancho promedio de cada letra es de 100 nm, profundidad - 20 nm ver Fig. abajo con una escala - 500.Nuevo Méjico.
"La creación de canales y canales delgados se puede utilizar en los campos de la química y la biología, en la producción de 'microfluídica' y en varias 'nanoplantas'", dice Aleksander Shakhov, coautor del artículo, postgradode la Facultad de Física General y Aplicada en MIPT. Los "canales" para líquidos grabados por los métodos descritos anteriormente se utilizan para el desarrollo de sensores pequeños y precisos que trabajan con líquidos. El artículo en cuestión también sugiere un mecanismo suficientemente rápido y barato para la nanoestructuración.un enfoque, en particular, puede permitir la creación rápida y sin complicaciones tecnológicas de dispositivos y sensores económicos mediante la aplicación de estructuras complejas de canales y canales delgados a través de los cuales fluirá el fluido operativo.
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Materiales proporcionado por Instituto de Física y Tecnología de Moscú . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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