È stato considerato l'uso di sorgenti di luce ultravioletta estreme nella realizzazione di chip integrati avanzati, ma il loro sviluppo è stato ostacolato a causa della scarsità di bersagli laser efficienti. Gli scienziati del Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) hanno recentemente sviluppato una "bolla di stagno" a densità estremamente bassa, ' che rende la generazione di ultravioletti estremi affidabile ea basso costo. Questa nuova tecnologia apre la strada a varie applicazioni nell'elettronica e mostra il potenziale nella biotecnologia e nella terapia del cancro.

Lo sviluppo di dispositivi di nuova generazione richiede che il loro nucleo, chiamato il circuito integrato chip, è più compatto ed efficiente di quelli esistenti. La produzione di questi chip richiede potenti fonti di luce. L'uso di sorgenti luminose nella gamma dell'ultravioletto estremo (EUV) (una radiazione di lunghezza d'onda estremamente corta) è diventato popolare negli ultimi tempi, ma la loro generazione è impegnativa.

Una soluzione è l'uso di laser ad alta intensità:i recenti progressi nella tecnologia laser hanno portato allo sviluppo di laser con maggiore potenza e prezzi più bassi. I laser ad alta intensità implementano plasmi laser, e la loro prima applicazione pratica è la generazione di luce EUV per la produzione di circuiti integrati a semiconduttore. In questo processo, questi laser irradiano un appropriato 'bersaglio, ' e come risultato, viene creato uno stato ad alta temperatura e ad alta densità. Da questo stato, La luce a 13,5 nm viene generata con un'elevata luminosità, che può essere utilizzato nella produzione di chip integrati. Ma questa non è un'impresa facile:il controllo della densità del bersaglio che può produrre luce nella gamma EUV è stato difficile. Lo stagno è stato considerato come un'opzione, ma il suo sviluppo è stato fortemente ritardato a causa dell'incapacità di controllarne le dinamiche.

A tal fine, un team di scienziati, tra cui il Professore Associato Keiji Nagai della Tokyo Tech e il Professore Assistente Christopher Musgrave dell'University College, Dublino, deciso di trovare bersagli laser efficienti. In uno studio pubblicato su Rapporti scientifici , descrivono un nuovo tipo di materiale a bassa densità, che è scalabile e a basso costo. Il professor Nagai dice, "La luce EUV è diventata cruciale nel mondo di oggi, ma è costosa a causa della produzione ad alto volume".

Iniziare con, gli scienziati hanno creato una microcapsula rivestita di stagno o "bolla, ' una struttura a densità molto bassa, con un peso di appena 4,2 nanogrammi. Per questo, hanno usato elettroliti polimerici (dissoluzione di sali in una matrice polimerica), che agiscono come tensioattivi per stabilizzare le bolle. Le bolle sono state poi rivestite con nanoparticelle di stagno. Il prof Nagai spiega, "Abbiamo prodotto microcapsule di polielettrolita composte da poli(sodio 4-stirene-solfonato) e poli(allilamina cloridrato) e poi le abbiamo rivestite in una soluzione di nanoparticelle di ossido di stagno".

Per testare l'uso di questa bolla, gli scienziati lo hanno irradiato usando un laser al neodimio-YAG. Questo, infatti, portato alla generazione di luce EUV, che è all'interno della gamma di 13,5 nm. Infatti, gli scienziati hanno persino scoperto che la struttura era compatibile con le sorgenti luminose EUV convenzionali utilizzate per produrre chip a semiconduttore. Ma, il più grande vantaggio era che l'efficienza di conversione laser con la bolla di stagno, una misura della potenza del laser, corrispondeva a quello dello stagno sfuso. Il prof Nagai spiega, "Superare i limiti della dinamica dello stagno liquido può essere molto vantaggioso nella generazione di luce EUV. Obiettivi di stagno a bassa densità ben definiti possono supportare un'ampia gamma di materiali, compresa la loro forma, dimensione dei pori, densità ecc."

Il professor Nagai e il suo team di ricerca hanno sviluppato materiali a bassa densità per obiettivi laser per molti anni, ma hanno subito limitazioni con i costi di produzione e la produttività di massa. Ora, la combinazione di nuovi bersagli di stagno a bassa densità fatti di bolle offre una soluzione elegante per la produzione di massa di una sorgente luminosa compatta da 13,5 nm a basso costo. Oltre alle sue applicazioni in elettronica, Il professor Nagai è ottimista sul fatto che la loro nuova tecnologia costituita da bersagli laser "a bolle" potrebbe essere utilizzata anche nella terapia del cancro. conclude, "Questo metodo potrebbe essere utilizzato come una potenziale fonte EUV su piccola scala/compatta, e future sorgenti di fasci quantistici come elettroni, ioni, e raggi X cambiando il rivestimento con altri elementi." Attraverso questa opportunità, Il prof Nagai e il suo team desiderano collaborare con grandi strutture laser in Giappone e all'estero.