un, Grafico schematico dell'onda evanescente (Eew) attorno a due nanofori di dimensioni diverse su un dielettrico. Per il nanoforo più grande con un diametro paragonabile alla lunghezza d'onda, i campi evanescenti a ciascun bordo del nanoforo sono indipendenti e decadono rapidamente dal confine. Per il nanoforo più piccolo con un'apertura a lunghezza d'onda profonda, la forte interazione tra i due confini aumenta costruttivamente l'intensità ottica all'interno del nanoforo e confina la luce su una scala di lunghezze d'onda profonde. B, Simulazioni della distribuzione dell'intensità del campo E per un film di ossido di titanio con un nanoforo mostrato dalla regione di white-out centrale (l'intensità della luce all'interno del nanoforo è vicina al massimo ma non viene mostrata per una migliore visualizzazione). C, Schema della nanoscrittura diretta di O-FIB (a sinistra) e dell'immagine del patterning a forma libera ottenuta al microscopio a birifrangenza (a destra, superiore) e microscopio elettronico a scansione (a destra, inferiore). Credito:di Zhen-Ze Li, Lei Wang, Hua Fan, Yan Hao Yu, Qi Dai Chen, Saulius Juodkazis e Hong-Bo Sun
I laser stanno diventando uno degli strumenti dominanti nell'attuale industria manifatturiera. Molti sforzi sono stati dedicati al miglioramento della precisione di elaborazione, e risoluzioni spaziali fino a micrometri sono state raggiunte nel taglio laser, saldatura, marcatura e stereolitografia in ambiente atmosferico. Il laser a femtosecondi (fs-laser) è un approccio particolarmente promettente da questo punto di vista, oltre alla sua capacità di elaborazione tridimensionale (3D) e all'usabilità del materiale ad ampio spettro. Dimensioni delle caratteristiche limitate dalla super-diffrazione a un livello di decine di nanometri basate sulla soglia di assorbimento multifotone, effetti di restringimento e riduzione dell'emissione di stimolazione sono stati realizzati anche nella fotopolimerizzazione di polimeri indotta da laser fs, che purtroppo non sono applicabili ai materiali solidi. Le tecniche ottiche del campo vicino forniscono uno schema alternativo di super-risoluzione localizzando i campi luminosi su scale nanometriche con le forme fisiche di punte affilate, piccole aperture, nanoparticelle e piccole protuberanze. Tuttavia, questi approcci spesso si basano su movimenti pesanti e sistemi di allineamento per mantenere una precisa spaziatura sonda-substrato per un rendimento pratico di fabbricazione/modellazione a causa della natura evanescente del campo vicino.
Un'innovativa tecnologia di modellazione ottica che permetta un'elaborazione ad alta risoluzione senza vuoto paragonabile all'elaborazione FIB convenzionale è altamente desiderata. In un nuovo articolo pubblicato su Scienza e applicazioni della luce , scienziati dello State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Dipartimento di strumenti di precisione, Università di Tsinghua, Pechino, Cina, il Laboratorio statale chiave di optoelettronica integrata, Facoltà di Scienze e Ingegneria Elettronica, Università di Jilin, Changchun, Cina, e l'impianto di nanotecnologia, Swinburne University of Technology, L'Australia ha riportato un approccio di ripartizione del campo vicino (O-FIB) indotto dal campo lontano ottico, consentendo la nanofabbricazione applicabile a quasi tutti i materiali solidi in atmosfera. La scrittura è iniziata da nano-fori creati dall'assorbimento multifotone indotto da laser a femtosecondi e il suo "taglio di lama" è affilato dal miglioramento regolato dal campo lontano del campo ottico vicino. Si ottiene facilmente una risoluzione spaziale inferiore a 20 nm (λ/40 per la lunghezza d'onda della luce λ). O-FIB è potenziato da un semplice controllo di polarizzazione della luce incidente per guidare la scrittura nano-groove lungo il modello progettato.
"Secondo la condizione al contorno continua della componente normale dello spostamento elettrico, abbiamo osservato sperimentalmente la nanolocalizzazione del campo luminoso e il potenziamento verticale della polarizzazione attorno al nanoforo, che consente il controllo diretto del potenziamento del campo vicino per la nanoablazione da parte del campo lontano. Sulla base di questa idea, abbiamo realizzato la nanoscrittura libera con risoluzioni fino a 18 nm manipolando la polarizzazione laser e la traiettoria del raggio in tempo reale."
"Per l'effetto di autoregolazione indotto dal feedback tra la luce e i semi iniziali, il nostro approccio ha la robustezza intrinseca contro la natura stocastica dell'ablazione iniziale e la capacità di manipolare la larghezza della linea. Il nostro approccio dimostra la scrittura senza cuciture a forma libera di nano-scanalature con lunghezza controllabile, separazione e traiettoria. Nel frattempo, l'universalità dell'effetto di semina consente una modalità di stampa di grandi aree che è superiore alla FIB convenzionale."
"La nostra tecnica presentata ha aperto una nuova era di nanolavorazione ad alta efficienza. È applicabile a vari materiali e superfici nei campi della nanoelettronica, nanofluidi, e nanomedicinali. La possibilità che mostriamo qui di manipolare direttamente il campo vicino attraverso il campo lontano, può ispirare i ricercatori a spingere la nanofabbricazione laser a femtosecondi o anche altri domini dell'elaborazione ottica a un livello superiore, "Gli scienziati prevedono.
