ا لگودهی سطوح نانومقیاس با بهره‌گیری از انرژی نور

 

 مهندسان دانشگاه پرینستون، روش مقرون‌به‌صرفة جدیدی را برای ساخت ساختارهای فوق‌ریزی ـ که در نسل جدید ریزتراشه‌ها کاربرد دارند ـ ابداع کرده‌اند.

به گزارش سرویس علم و فناوری پایگاه اطلاع رسانی صبا به نقل از physorg ، در این روش از لیزر و دانه‌های پلاستیکی استفاده می‌شود. این کشف ممکن است به ساخت رایانه‌های زیستی و ریزماشین‌ها منجر گردد و در پزشکی، ارتباطات نوری، فناوری‌های محاسباتی و حسگرها کاربرد داشته باشد.

این روش ـ که به‌وسیلة کرایگ آرنولد، استادیار مهندسی مکانیک و هوا ـ فضا و یک دانشجوی کارشناسی ارشد به نام یوآن مک‌لود ابداع شده‌است ـ مشابه با قرار دادن یک لنز بر روی یک تکه کاغذ و متمرکز کردن نور خورشید بر روی کاغذ و آتش‌زدن آن است. محققان مذکور به جای لنز از یک دانة پلاستیکی میکروسکوپی شناور در آب استفاده کردند. در این روش، دانه‌های مذکور نورِ یک لیزر پرقدرت را متمرکز نموده، طرح‌های مورد نیاز را بر روی یک ریزتراشة خام ایجاد می‌کنند.

گروه مذکور تلاش کردند تا فاصلة مناسبی بین دانه و سطح ریزتراشه برقرار کنند. با تغییر این فاصله، نور لیزر نیز از مسیرهای متفاوتی بر روی سطح متمرکز شده، و الگوی ایجادشده ناسازگار خواهد بود. آرنولد و مک‌لود با استفاده از یک روش جدید، تضمین می‌کنند که همواره دانة مورد نظر فاصلة ثابتی از ریزتراشه داشته باشد. آنها با این روش طرح‌هایی با ابعاد صد نانومتر را روی ریزتراشه ترسیم نمودند.

آرنولد گفت:«یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها در حوزة نانوساختاردهی با پراب، تنظیم فاصله بین پراب و سطح ریزتراشه است. ما برای گیراندازی دانه از یک لیزر خاص استفاده کردیم و به این ترتیب، دانة مذکور را بدون تماس با سطح، در نزدیکی آن قرار دادیم».

نوآوری اصلی در این روش، استفاده از یک لیزر ثانویه با تمرکز بالاست که مستقیماً بر روی دانه می‌تابد. این نور شدید با اعمال یک نیروی فیزیکی به دانه، آن را به‌سمت سطح فشار می‌دهد. این سطح با یک نیروی ثابت، دانه را به عقب رانده، دانه در ارتفاعی از سطح ـ که بین نیروهای متقابل تعادل ایجاد می‌گردد ـ باقی‌ می‌ماند. سپس پالس لیزر اصلی بر روی دانه تابانده شده و دانه همانند یک لنز، نور را بر روی سطح متمرکز می‌کند. با حرکت دانه در یک مسیر کنترل‌شدة رایانه‌ای و تکرار پالس لیزر، الگوی دلخواهی بر روی سطح ایجاد می‌شود.

این روش برای سطوح منحنی و غیر منظم بسیار مناسب است، زیرا دانه در برآمدگی‌های سطح، بالا رفته و در تورفتگی‌ها پایین می‌آید و به این شکل، فاصلة ثابت خود را حفظ می‌کند. روش‌هایی با این ویژگی همچون لیتوگرافی الکترون-پرتو بسیار گران هستند و برخلاف این روش، برای مواد زیستی و سایر سیستم‌هایی ـ که نیاز به حضور اکسیژن دارند ـ قابل استفاده نیستند. علاوه ‌بر این، می‌توان از روش جدید برای رسوب‌دهی مواد بر روی سطوح استفاده کرد و به این ترتیب، ساختارهایی سه‌بعدی همانند ابزارهای الکتریکی- مکانیکی نانومقیاس و راهنماهای نوری ـ که در حسگرهای فوق‌ریز و تراشه‌های رایانه‌ای کم‌مصرف کاربرد دارند ـ را تولید کرد.

نتایج این تحقیق در نشریة Nature Nanotechnology به چاپ رسیده‌است

http://www.physorg.com/news133005939.html