Lavorazione di materiali su scala nanometrica, produzione di prototipi per la microelettronica o analisi di campioni biologici:il campo di applicazione dei fasci ionici finemente focalizzati è enorme. Gli esperti della collaborazione UE FIT4NANO hanno ora esaminato le numerose opzioni e sviluppato una tabella di marcia per il futuro.
L'articolo, pubblicato su Applied Physics Reviews , è rivolto a studenti, utenti dell'industria e della scienza nonché responsabili delle politiche di ricerca.
"Ci siamo resi conto che i fasci ionici focalizzati possono essere utilizzati in molti modi diversi e pensavamo di avere una buona visione d'insieme all'inizio del progetto. Ma poi abbiamo scoperto che esistono molte più applicazioni di quanto pensassimo. In molte pubblicazioni, l'uso dei fasci ionici focalizzati non è nemmeno menzionato esplicitamente, ma è nascosto nella sezione dei metodi", afferma la dott.ssa Katja Höflich, fisica presso l'Istituto Ferdinand-Braun e l'Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), che ha coordinato il rapporto completo.
"Si è trattato di un lavoro investigativo. In particolare, abbiamo trovato lavori degli anni '60 e '70, in anticipo sui tempi e ingiustamente dimenticati. Ancora oggi forniscono spunti importanti."
Il rapporto fornisce una panoramica dello stato attuale della tecnologia del fascio ionico focalizzato (FIB), delle sue applicazioni con molti esempi, degli sviluppi più importanti delle apparecchiature e delle prospettive future.
"Volevamo fornire un lavoro di riferimento che sia utile per la ricerca accademica e i dipartimenti di ricerca e sviluppo industriale, ma che aiuti anche la direzione della ricerca a trovare la propria strada in questo campo", afferma il dott. Gregor Hlawacek, capogruppo presso l'Istituto di fisica e materiali dei fasci ionici. Ricerca presso l'Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR). Hlawacek guida il progetto FIT4NANO, un progetto UE sulle tecnologie FIB, in cui sono coinvolti gli autori del rapporto.
Gli strumenti FIB utilizzano un fascio ionico focalizzato tipicamente da due a 30 kiloelettronvolt (keV). Con il suo diametro piccolo nell'ordine dei nanometri e sub-nanometri, un tale fascio ionico scansiona il campione e può modificarne la superficie con precisione nanometrica. Gli strumenti FIB sono uno strumento universale per l'analisi, la modifica locale dei materiali senza maschera e la prototipazione rapida di componenti microelettronici. I primi strumenti FIB furono utilizzati nell'industria dei semiconduttori per correggere fotomaschere con ioni di gallio focalizzati. Oggi gli strumenti FIB sono disponibili con molti tipi diversi di ioni.
Un'applicazione importante è la preparazione di campioni per l'imaging ad alta risoluzione e precisione nanometrica nel microscopio elettronico. I metodi FIB sono stati utilizzati anche nelle scienze della vita, ad esempio per analizzare e visualizzare microrganismi e virus con la tomografia basata su FIB, fornendo informazioni approfondite sulle strutture microscopiche e sulla loro funzione.
Gli strumenti FIB sono in continua evoluzione verso altre energie, ioni più pesanti e nuove capacità, come la generazione risolta spazialmente di singoli difetti atomici in cristalli altrimenti perfetti. Tale elaborazione FIB di materiali e componenti ha un enorme potenziale nella tecnologia quantistica e informatica. La gamma di applicazioni, dalla ricerca fondamentale al dispositivo finito, dalla fisica, scienza dei materiali e chimica alle scienze della vita e persino all'archeologia, è assolutamente unica.
"Ci auguriamo che questa tabella di marcia ispiri scoperte scientifiche e tecnologiche e funga da incubatore per gli sviluppi futuri", afferma Gregor Hlawacek.
Ulteriori informazioni: Katja Höflich et al, Roadmap per le tecnologie del fascio ionico focalizzato, Recensioni di fisica applicata (2023). DOI:10.1063/5.0162597
Informazioni sul giornale: Recensioni di fisica applicata
Fornito dall'Associazione Helmholtz dei centri di ricerca tedeschi
