Учёные уменьшили гору в пять миллиардов раз

Ультраминиатюрные копию горы Маттерхорн (Matterhorn) и карту мира показали специалисты лаборатории IBM в Цюрихе (IBM Research — Zurich). Так они продемонстрировали возможности новой технологии, которая способна заменить электронную литографию (electron beam lithography – EBL).

На рисунке – кремниевый щуп-долото в действии. Сейчас он позволяет вырезать рисунки с точностью порядка 15 нанометров, однако в скором времени учёные надеются добиться ещё большего разрешения (иллюстрация Advanced Materials).

Первой была сделана рельефная карта мира размером 22 на 11 микрометров и толщиной 8 нанометров. Пресс-релиз лаборатории утверждает, что тысяча таких миниатюр спокойно уместится на одном зёрнышке соли. Следом учёные воспроизвели гору. Её настоящая высота 4478 метров, копия же уместилась в 25 нанометрах органического стекла. На всё действо ушло всего три минуты.

Для создания горы кремниевой головке пришлось снимать 120 слоёв вещества. Карту мира (внизу), состоящую из 500 тысяч пикселей, каждый площадью 20 нм², создавали в течение 2 минут 23 секунд (иллюстрации Science/AAAS и Advanced Materials).

Долотом послужила кремниевая сканирующая головка длиной 500 нанометров и диаметром 5 нм. Для того чтобы она могла разрывать в веществе водородные связи, её на несколько микросекунд разогрели до 330 °C (а в случае с картой мира – до 700 °С). Зонд, счищающий слои с подложки как миниатюрный фрезерный станок, был подвешен на гибкой пластине, которая позволяет ему двигаться с точностью до одного нанометра.

Традиционно используемый в этих целях метод электронной литографии обходится учёным почти в два раза дороже и при этом работает медленнее (не говоря уже о том, что его предел точности – 30 нм). Кроме того, технология от IBM позволяет творить в трёхмерном пространстве. Правда, до того как она появится в массовой продаже, пройдёт не меньше пяти лет. Только специализированные лаборатории и университеты могут надеяться заполучить её раньше.

Микрофотографии миниатюрного щупа (вверху) и пластинки, на которой он крепится (фото IBM Research – Zurich).

Статьи авторов разработки опубликованы в журналах Science и Advanced Materials. Швейцарцы отмечают, что новую технологию можно будет использовать для производства метаматериалов и нанолинз на кремниевых чипах, используемых в оптических схемах (там, где электронные схемы неэффективны), и прочей наноэлектроники.