Металлические наноструктуры можно формировать в течение наносекунд
 Примеры наноструктур с периодом 200 нм, "отпечатанных" на разных поверхностях (а - алюминий, b - золото, c - медь, d - никель). Масштаб изображения - 1 мкм. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Металлические наноструктуры – один из ключевых компонентов многих наноэлектронных устройств. Они могут служить, например, электродами для молекулярных электронных систем, работать в качестве магнитных систем записи и хранения информации и т.п. Однако, задача изготовления подобных наноструктур с должным контролем качества поверхности до сих пор являлась весьма нетривиальной.
В качестве решения этой задачи ученые из Принстонского Университета (Princeton University, США) предложили новую методику, позволяющую быстро создавать требуемую наноструктуру на поверхности относительно мягкого металла. Статью с результатами своей работы исследователи опубликовали в журнале Nanotechnology.
Предложенная методика основывается на использовании кварцевой структуры в качестве «трафарета» и лазерного излучения длительностью около 20 биллионных долей секунды, позволяющего «проштамповать» нужное изображение на металлической пленке. При помощи лазера поверхность металла разогревается, при этом «трафарет» создает нужную форму. Этот почти мгновенный процесс позволяет отказаться от привычного и значительно более долговременного копирования образца.
Ключевым инструментом при этом является эксимерный лазер, обычно используемый в хирургии, благодаря способности нагреть только тонкий поверхностный слой вещества, не затрагивая его объем. Другое применение этого газового лазера, излучающего в ультрафиолетовой области, - полупроводниковое производства. Однако, в данном случае используется именно способность нагрева поверхности; она оказывается чрезвычайно полезной, ведь можно применять методику даже в том случае, если образец имеет разные коэффициенты теплового расширения на поверхности и в объеме (как, например, в случае металлической пленки на кварцевом основании).
Разработанная методика позволяет создавать поверхности из никеля, меди, алюминия и золота с наноструктурами, имеющими период около 200 нм (при толщине линий около 100 нм). Причем, это не теоретические цифры, а реально продемонстрированный группой результат.
Образцы, полученные по этой методике, могут иметь широчайшее применение во всех отраслях науки и техники. К примеру, можно создавать массивы отверстий в тонких металлических пленках и использовать их в качестве биодатчиков, принцип действия которых основан на так называемом феномене экстраординарного оптического прохождения света. Кстати, применяя не периодическую, а гладкую «матрицу», можно создавать не менее полезные в науке гладкие металлические поверхности. Такие пленки могли бы найти свое применение в устройствах, принцип действия которых основан на поверхностном плазмоном резонансе (в данном случае, чем более гладкая поверхность используется, тем меньше энергетические потери и больше чувствительность).
Также по теме:
Источники: