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Un duro consiglio per la nanomanipolazione
di IBM Laboratorio di ricerca di Zurigo —dove sono stati inventati diversi strumenti di microscopia innovativi—ha creato un nuovo rivestimento resistente per la punta di un microscopio a forza atomica (AFM), un dispositivo che può essere utilizzato per acquisire immagini su scala nanometrica mentre la punta viene fatta scorrere su una superficie all'estremità di un microscopico cantilever. Il rivestimento potrebbe ampliare la gamma di modi in cui l'AFM può essere utilizzato per includere la realizzazione di maschere litografiche per la produzione elettronica con caratteristiche di dimensioni di 10 nanometri, oltre i limiti dei processi tradizionali come la litografia a fascio elettronico.
Gli scienziati desideravano da tempo utilizzare le punte atomiche in questo modo, ma è difficile impedire che le punte in silicio si consumino troppo rapidamente mentre si spostano su una superficie, afferma Mark Lantz, responsabile della ricerca sullo storage presso l'IBM Zurich Research Laboratory.
Un modo comune per rendere le punte atomiche più resistenti all'usura è aggiungere un rivestimento diamantato. Ma il diamante è sorprendentemente instabile, dice Lantz. Brucierà se riscaldato a circa 400 °C, il che non è pratico per determinati usi. Inizialmente IBM aveva puntato sull'utilizzo di array riscaldati di punte per bruciare fosse in substrati polimerici sottili come un modo per archiviare la memoria digitale, un concetto noto come memoria millepiedi . IBM non sta più perseguendo la memoria millepiedi come tecnologia di consumo, anche se spera di adattarla per i sistemi di archiviazione di archiviazione o per l'imaging biologico ad alta velocità dei processi subcellulari.
I ricercatori IBM applicano uno strato di carburo di silicio, un materiale leggermente più morbido del diamante ma che non brucia se riscaldato. Il carburo di silicio ha una temperatura di fusione estremamente elevata, quindi anche a 1.400 °C mantiene la sua forza, afferma Lantz.
Il team ha ideato un nuovo processo per creare il rivestimento in carburo di silicio. È stato sviluppato in collaborazione con Robert Carpick e colleghi dell'Università della Pennsylvania e Kumar Sridharan e colleghi dell'Università del Wisconsin. I dettagli del lavoro sono stati pubblicati ieri sulla rivista Materiali funzionali avanzati .
Il processo prevede l'impianto di ioni carbonio in una punta circondando la punta con plasma contenente ioni carbonio, quindi applicando un'alta tensione tra il plasma e la punta, facendo sì che gli ioni vengano incorporati nella sua superficie. Successivamente, la punta viene riscaldata a 1.100 °C, una temperatura sufficiente a far reagire gli ioni carbonio con gli atomi di silicio vicini per formare un sottile rivestimento di carburo di silicio. Lo spessore del rivestimento è di circa 15-18 nanometri e all'apice della punta, dove le dimensioni diventano inferiori, gli ultimi 30 nanometri della punta sono solo puro carburo di silicio, afferma Lantz.
Chad Mirkin , direttore dell'International Institute for Nanotechnology, presso la Northwestern University, afferma che in generale, e per attività come l'archiviazione della memoria, il problema più grande che limita l'utilità è la velocità. Ma aggiunge che l'uso di un AFM per creare una maschera litografica avrebbe senso, poiché la velocità non è così importante.