(PhysOrg.com) -- La litografia con interferenza laser può produrre modelli di superficie su nanoscala ad altissima risoluzione a basso costo, e ora i ricercatori europei hanno compiuto importanti passi avanti nel settore.

Due importanti scoperte dei ricercatori europei hanno portato una tecnologia emergente di fabbricazione su nanoscala fuori dal laboratorio e nel mondo reale. La tecnica promette la produzione di nanodispositivi a costi inferiori a risoluzioni più elevate.

Significherà metodi di produzione migliori e più economici per cose come materiali autopulenti, nanosensori e reticoli, nanofiltri per aria e acqua pulite e speciali superfici antiriflesso per la tecnologia solare.

La litografia ad interferenza è una tecnica di modellazione della superficie che ha generato un enorme interesse nei laboratori di tutto il mondo. Ma il progetto DELILA lo ha portato fuori dal laboratorio e ha dimostrato che la tecnica poteva funzionare su scala commerciale, per tutto il tempo realizzando scoperte di livello mondiale. La tecnologia aiuterà a creare la prossima ondata di nanotecnologie in due o tre anni.

Interferenza precisa

La litografia a interferenza laser crea modelli di superficie dividendo un raggio di luce coerente, dire un raggio laser, e poi ricombinando la luce in modo molto preciso, in modo che i fasci divisi si incrocino e creano schemi di interferenza. sommati insieme, questi modelli producono un modello di superficie sul materiale, che possono poi essere trattati nel modo normale.

La litografia ad interferenza è interessante perché consente la rapida generazione di caratteristiche dense su un'ampia area senza perdita di messa a fuoco. È anche meno costoso costruire queste linee di produzione perché non richiedono tecnologie ottiche complesse o fotomaschere.

Il risparmio è molto significativo. Dove i tipici sistemi di fabbricazione costano milioni di euro, i sistemi basati sulle scoperte di DELILA costerebbero solo centinaia di migliaia.

Tecnologia dominante

“È noto che le nanotecnologie giocheranno un ruolo dominante in questo secolo in quasi tutte le aree scientifiche e industriali per lo sviluppo di nuovi materiali, dispositivi e sistemi, ” sottolinea Zuobin Wang, coordinatore del progetto DELILA e ricercatore senior presso il Manufacturing Engineering Center (MEC) dell'Università di Cardiff. "Però, il problema chiave rimane la mancanza di tecnologie e sistemi di produzione a basso costo e volume”.

“Ci siamo concentrati sullo sviluppo di una nuova tecnologia di produzione per la fabbricazione di nanostrutture e dispositivi 2D e 3D, litografia ad interferenza laser. In particolare, DELILA consentirà la produzione a basso costo e in grandi volumi di strutture e modelli di nano superficie”.

DELILA è l'acronimo di Sviluppo della tecnologia di litografia per la strutturazione su scala nanometrica dei materiali mediante l'interferenza del raggio laser. Oltre ad essere economico, questo metodo può stampare nanostrutture 2D e 3D. Lo rende perfetto per dispositivi nano-fotonici e nano-elettronici e dispositivi micro e nano-fluidici.

La nanofluidica è un campo della nanotecnologia che esamina il comportamento dei fluidi a dimensioni estremamente piccole, agendo in un modo che può essere manipolato in modo prevedibile. Ha molte applicazioni nella produzione in cui sono coinvolti i fluidi, come testare piccoli campioni di un farmaco, Per esempio. Il campo è ancora agli inizi ma già sta avendo un impatto enorme. DELILA gli darà un nuovo strumento.

Ampio fronte

Il team ha affrontato il problema su un fronte ampio, esaminando tutto, dal potenziale tecnologico dell'interferenza a fasci multipli alle esigenze degli utenti. Il fulcro del lavoro, però, era nella costruzione di un prototipo di produzione praticabile.

Qui il problema era integrare i vari elementi all'interno del sistema e poi perfezionare ogni elemento. Una svolta chiave si è verificata con la parte di messa a punto del lavoro, manipolare la luce per creare l'interferenza nei modelli e alle scale richieste.

DELILA ha mostrato per la prima volta dimensioni delle caratteristiche di ~ 30 nm per la scrittura diretta e ~ 5 nm per la modifica delle nanostrutture. Questi sono risultati all'avanguardia per la tecnologia.

La scrittura diretta è dove l'interferenza del raggio laser incide i modelli direttamente su uno stampo, senza usare una fotomaschera. È molto più economico dei processi standard per ottenere le funzionalità richieste. Il risultato a 30 nm si riferisce alla capacità del sistema di creare dimensioni precise delle caratteristiche nel modello desiderato.

Il risultato della modifica della struttura, però, è per molti versi più interessante. Questa è la struttura più piccola possibile che il sistema può realizzare in questo momento. Attualmente non è sufficientemente preciso per l'applicazione commerciale, ma il fatto che DELILA sia stata in grado di apportare qualsiasi modifica a questa scala indica che sarà possibile ottenere la precisione richiesta per scopi commerciali. Questo sarà il prossimo obiettivo della ricerca.

Perfettamente occupato

Il team ha avuto un programma fitto di appuntamenti durante il progetto. Oltre a produrre risultati rivoluzionari, il team ha presentato cinque domande di brevetto e più di 20 pubblicazioni tecniche, molti di più del previsto.

Gli aspetti del loro lavoro hanno una rilevanza di mercato diretta ora, con prodotti commerciali basati sui risultati di DELILA che dovrebbero iniziare a fabbricare dispositivi reali nei prossimi due o tre anni.

Forse ancora più emozionante, però, è la prospettiva di progressi molto maggiori nella tecnologia nel prossimo futuro.

Ricordare, DELILA ha realizzato strutture di soli 5 nm utilizzando la tecnologia. Sebbene anche questo risultato non sia ancora commercialmente pronto, Wang ritiene che il team possa ottenere una scrittura diretta commerciale a 5 nm con litografia a interferenza laser nei prossimi cinque anni.