(PhysOrg.com) -- Immagina di essere nano, in piedi sul bordo di un prossimo chip di computer. Giù spara un fascio di elettroni, intagliando una topografia precisa che poi incide la profondità del Grand Canyon nel chip. Dal punto di vista degli scienziati dell'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, questa forma migliorata di incisione potrebbe aprire la porta a nuove tecnologie.

Il nanoscienziato di Argonne Seth Darling e i colleghi del Center for Nanoscale Materials and Energy Systems Division di Argonne affermano che ha il potenziale per rivoluzionare il modo in cui i modelli vengono trasferiti su materiali diversi, aprendo un nuovo approccio per la prossima generazione di energia, elettronica e tecnologie di memoria.

L'innovazione combina nuovi trucchi con una vecchia tecnologia.

Una delle più grandi questioni recenti che la scienza dei materiali deve affrontare ha coinvolto lo sviluppo di tecniche migliori per litografie ad alta risoluzione come il fascio di elettroni, o raggio elettronico, litografia. La litografia a fascio elettronico viene utilizzata per fabbricare le strutture più piccole, compresi microelettronica e sensori avanzati; i fasci di elettroni fanno parte di un processo che "stampa" i modelli desiderati nella sostanza.

Trasferire i modelli più in profondità nei materiali consentirebbe agli scienziati di creare un'elettronica migliore.

Per creare un motivo utilizzando la litografia e-beam, i ricercatori hanno convenzionalmente tracciato uno schema all'interno di uno strato chiamato "resistere, ” che viene poi inciso nel substrato sottostante.

Perché il resist è sottile e fragile, tra il resist e il substrato viene generalmente interposta una “maschera dura” intermedia. Idealmente, la maschera dura si attaccherebbe al substrato abbastanza a lungo da poter incidere le caratteristiche desiderate e quindi essere rimosse in modo pulito, anche se lo strato extra spesso si traduce in sfocatura, spigoli e costi aggiuntivi e complicazioni.

Ma nel corso degli ultimi anni, Darling e i suoi colleghi hanno sviluppato una tecnica chiamata sintesi di infiltrazione sequenziale (SIS). Un altro metodo per costruire progetti personalizzati a livello di nanoscala, SIS comporta la crescita controllata di materiali inorganici all'interno di film polimerici. Ciò significa che gli scienziati possono costruire materiali con proprietà uniche e persino con complessi, Geometrie 3D.

"Con SIS, possiamo prendere quello sottile, delicato film resist e renderlo robusto infiltrandolo con materiale inorganico, "Darling ha spiegato. "In questo modo, non hai bisogno di una maschera intermedia, in modo da aggirare tutti i problemi associati a quel livello in più."

Sebbene alcuni resist possano funzionare meglio di altri in determinate condizioni, nessun singolo approccio aveva ancora dimostrato la capacità di radicare un modello con facilità, profondità e fedeltà dell'approccio delle Argonne, ha detto tesoro.

"È possibile che potremmo essere in grado di creare caratteristiche molto strette ben oltre un micron di profondità utilizzando solo un sottile, Maschera di incisione potenziata dal SIS, che dal nostro punto di vista sarebbe una capacità di svolta, ” ha detto.

Combinando la sintesi per infiltrazione sequenziale con copolimeri a blocchi, molecole che possono assemblarsi in una varietà di nanostrutture sintonizzabili, questa tecnica può essere estesa per creare caratteristiche ancora più piccole di quelle possibili utilizzando la litografia e-beam. La chiave è progettare una reazione selettiva tra le molecole precursori inorganiche e uno dei componenti nel copolimero a blocchi.

"Questo apre una vasta gamma di possibilità, " ha detto il chimico di Argonne Jeff Elam, che ha contribuito a creare il processo. "Puoi immaginare applicazioni per celle solari, elettronica, filtri, catalizzatori:tutti i tipi di dispositivi diversi che richiedono nanostrutture, ma anche la funzionalità dei materiali inorganici."

Il lavoro è pubblicato in due studi, "La litografia polimerica avanzata resiste tramite sintesi di infiltrazione sequenziale" nel Journal of Materials Chemistry e "Litografia copolimerica a blocchi avanzata utilizzando la sintesi sequenziale di infiltrazione" nel Giornale di chimica fisica C.

“Speriamo, la nostra scoperta offre agli scienziati un vantaggio in più quando si tratta di creare modelli più profondi con una risoluzione più elevata, "Cara ha detto.