Technologia
EPFL prezentuje rewolucyjną metodę wycinania nanometrowych wzorów w materiale

Naukowcy Politechniki Federalnej w Lozannie dokonali niemożliwego, czyli opracowali metodę wykorzystania ciepła do zrywania połączeń między atomami z wykorzystaniem miniaturowego skalpela.

To naprawdę pionierska nanotechnologia, bo jak twierdzą sami badacze: - Ekstremalnie trudno nadaje się strukturę materiałom 2D za pomocą konwencjonalnej litografii, która często zakłada stosowanie agresywnych chemikaliów albo naładowanych cząsteczek, jak elektrony czy jony, mogących uszkodzić właściwości materiału. Nasza technika, wykorzystuje lokalizowane ciepło i niejako zmusza źródło do odpowiedniego cięcia materiałów 2D - twierdzi Xia Liu ze School of Engineering Microsystems Laboratory. Żeby lepiej zrozumieć ten proces, wystarczy porównać go do sztuki wycinania papieru, popularnej choćby w niektórych regionach Szwajcarii, ale na dużo mniejszą skalę. Badacze wykorzystują ciepło, aby poprawić elastyczność substratu, czasami zmieniając go nawet w gaz, dzięki czemu cięcie w materiale jest łatwiejsze.

Xia Liu, Samuel Howell, Ana Conde Rubio, Giovanni Boero i Jürgen Brugger postawili tu na molybdenum ditelluride (MoTe2), czyli materiał 2D bardzo podobny do grafenu, który mierzy mniej niż nanometr, a konkretniej jest grubości 3 atomów. Ten jest umieszczany na polimerze, który reaguje na zmiany temperatury i kiedy zostaje ogrzany, zmienia stan skupienia ze stałego na gazowy. A proces cięcia wygląda następująco - ostra nanokońcówka jest ogrzewana do temperatury ponad 180℃, a następnie przystawiania do materiału z wykorzystaniem siły, co powoduje sublimację polimeru, na skutek czego MoTe2 się rozpada bez uszkadzania reszty materiału.

Laboratorium laboratorium, ale co z praktycznym zastosowaniem tej technologii? Zdaniem naukowców z wykorzystaniem tej technologii możliwe będzie wycinanie ekstremalnie precyzyjnych wzorów w materiałach 2D: - Wykorzystujemy system napędzany PC do kontrolowania ultraszybkiego procesu ogrzewania i schładzania oraz pozycjonowania końcówki. To pozwala nam na tworzenie predefiniowanych nacięć, na przykład nanopasów, które wykorzystywane są w urządzeniach nanoelektronicznych. Wiele materiałów 2D jest zaś semiprzekaźnikami, które mogą być zintegrowane w urządzeniach elektronicznych. Ta generyczna technologia będzie bardzo przydatna w nanoelektronice, nanofotonice i nanobiotechnologii, bo pozwoli tworzyć mniejsze i wydajniejsze komponenty.  

Źródło: GeekWeek.pl/scitechdaily / Fot. EPFL