Představte si trojrozměrnou mapu celé zeměkoule tak malou, že by se jich tisíc vešlo na zrnko soli. Vědci z IBM nedávno vytvořili přesně takový nemyslitelně titěrný objekt s pomocí malinkého kousku silikonu.
Na mikroskopické reliéfní mapě se nachází 25 nanometrů vysoký trojrozměrný Matterhorn s mnoha rysy jeho reálné předlohy, 4478 metrů vysokého alpského vrcholku. Celá mapa má rozměry 22 x 11 mikrometrů. Kilometr nadmořské výšky odpovídá v průřezu mapy zhruba osmi nanometrům. Pro představu, jak miniaturní mapa ve skutečnosti je – jeden milimetr má milion nanometrů.
Vyvinout mapu o rozlišení 500 000 pixelů, z nichž každý měří 20 nm², by se zdálo jako velmi zdlouhavý proces. Tvorba tohoto nepředstavitelně malého projektu nicméně trvala jen 2 minuty a 23 vteřin!
Výroba miniaturní mapy takovou rychlostí byla možná jen díky velmi tenkému a ostrému silikonovému hrotu, jenž měří 500 nm a špičku má jen pár nanometrů širokou. Tento nanohrot se používá k vyřezávání struktur a vzorů o velikosti pouhých 15 nanometrů, ale vědci tvrdí, že má potenciál pro ještě větší miniaturizaci.
Vědci tento postup přirovnávají k frézce, která dokáže obrousit materiál do trojrozměrné struktury s přesností na nanometry regulací tlaku či opětovným obrušováním jednotlivých bodů. Při tvarování trojrozměrné repliky Matterhornu se například z destičky molekulárního skla postupně odstranilo 120 vrstev materiálu.
„Pokroky v nanotechnologii jsou úzce svázány s existencí vysoce kvalitních metod a náčiní pro tvorbu povrchových vzorů a objektů v nano-měřítku,“ vysvětluje fyzik Dr. Armin Knoll z výzkumného centra IMB v Zürichu v tiskové zprávě. „Tato šablonová metoda založená na nanohrotech je díky svému širokému rozpětí funkcí a unikátní schopností vytváření 3-D vzoru mocným nástrojem pro výrobu velmi drobných struktur.“
Metodu můžeme porovnat s již existujícími postupy vytváření nanostruktur, jako například elektronovou litografií – technologií, při které jsou vybrané části povrchu vystaveny elektronovému paprsku, čímž se vytvoří vzor, který se dá leptáním aplikovat na různé typy látek.
Přestože je technika elektronového paprsku poměrně všestranná, vyžaduje si několik výrobních kroků a potřebné vybavení by naplnilo celou laboratoř. Navíc je při ní obtížnější tvarovat povrch při menším rozlišení než 30 nanometrů.
Nová metoda společnosti IBM je mnohem efektivnější a nástroje, které jsou pro ni zapotřebí, se vejdou na desku pracovního stolu. Silikonový hrot slibuje vylepšené a rozšířené možnosti při velmi vysokém rozlišení, a oproti metodě elektronového paprsku vyjde pouze na pětinu až desetinu ceny.
Vědci se domnívají, že potenciální využití technologie nanohrotu sahají od rychlé výroby prototypů nanosoučástek pro budoucí generaci počítačových čipů až po vyrábění přesně tvarovaných mikronových optických prvků, jako jsou asférické čočky a
soustavy čoček v optoelektronice a čipové optické komunikaci.
Výzkumná zpráva IBM s detailním popisem techniky „3-D strukturování molekulárních odporů v nanoměřítku snímacími detektory“ vyšla 22. dubna v odborném vědeckém časopise Science.
Article in English
