I ricercatori dell'Oak Ridge National Laboratory hanno sposato la microscopia agli ioni di elio con una cella liquida della Protochips Inc. della Carolina del Nord per fabbricare strutture di platino estremamente pure da un liquido. Un fascio di ioni altamente focalizzato è passato attraverso uno strato sottile di una soluzione precursore e ha causato una reazione chimica che ha depositato in modo controllabile linee di metallo prezioso strette fino a 15 nanometri. Credito:Stephen Jesse, Laboratorio nazionale di Oak Ridge
Per la prima volta, una squadra ha dimostrato una tecnica che crea piccoli, forme metalliche precise. Hanno rasterizzato un raggio da un microscopio a ioni di elio attraverso un precursore liquido per indurre reazioni chimiche. Le reazioni depositano localmente platino di elevata purezza. Nello spiegare l'acronimo del loro laboratorio nazionale, formavano un nastro di soli 15 nanometri di diametro, più stretto di un virus del raffreddore.
La scrittura diretta del raggio ionico apre opportunità di nanofabbricazione per migliorare l'elettronica, consegna farmaci, separazioni chimiche, e altre applicazioni.
I ricercatori dell'Oak Ridge National Laboratory (ORNL) presso il Center for Nanophase Materials Sciences hanno rasterizzato un fascio di ioni di elio altamente focalizzato attraverso un sottile strato di soluzione precursore, causando in modo controllato la deposizione di platino site-specific.
Questa tecnica di scrittura diretta ha consentito la nanofabbricazione di nastri metallici di elevata purezza larghi solo 15 nanometri, più stretti di un virus del raffreddore. Questo lavoro è stata la prima dimostrazione della nanofabbricazione a scrittura diretta utilizzando un microscopio a fascio ionico per dirigere le reazioni chimiche in una cella liquida, o camera ambientale che incapsula un campione in un liquido. Non sarebbe stato possibile scrivere direttamente questi precisissimi, strutture metalliche di elevata purezza senza una piena comprensione dell'esperimento e della teoria.
I calcoli sul supercomputer Titan di ORNL e l'analisi dei dati provenienti da esperimenti e simulazioni hanno permesso ai ricercatori di comprendere le interazioni dinamiche tra ioni, solidi, e liquidi indispensabili per ottimizzare il processo. Per esempio, gli scienziati hanno analizzato i dati sulla nucleazione e la crescita delle nanoparticelle acquisiti dai filmati di questi processi ottenuti dal microscopio e hanno correlato i risultati con simulazioni dinamiche quantistiche complete.
In particolare, scrittura diretta con precursore liquido contenuto, sottoposto a un fascio ionico che dirigeva le reazioni chimiche, ha permesso la fabbricazione di nanostrutture più pure di quanto sarebbe possibile utilizzando la deposizione in fase gassosa.
