O-FIB:Fjernfelt-induceret nærfeltsnedbrydning til direkte nanskrivning i et atmosfærisk miljø

Lasere er ved at blive et af de dominerende værktøjer i den nuværende fremstillingsindustri. Der er blevet brugt meget på at forbedre behandlingsnøjagtigheden, og rumlige opløsninger så lave som mikrometer er blevet opnået ved laserskæring, svejsning, mærkning og stereolitografi i et atmosfærisk miljø. Femtosekundlaseren (fs-laser) er en særlig lovende tilgang fra dette synspunkt, ud over dens tredimensionelle (3-D) behandlingsevne og bredspektrede materialeanvendelighed. Super-diffraktionsbegrænsede egenskabsstørrelser på et niveau på snesevis af nanometer baseret på multifotonabsorptionstærskelværdi, svind- og stimuleringsemissionsudtømningseffekter er også blevet realiseret i fs-laser-induceret fotohærdning af polymerer, som desværre ikke er anvendelige til faste materialer. Optiske nærfeltsteknikker giver et alternativt superopløsningsskema ved at lokalisere lysfelter til nanometerskalaer med de fysiske former af skarpe spidser, små åbninger, nanopartikler og små fremspring. Alligevel, disse tilgange er ofte afhængige af tunge bevægelses- og justeringssystemer for at opretholde præcise sonde-substratafstande til praktisk fremstilling/mønstergennemstrømning på grund af nærfeltets forsvindende natur.

En innovativ optisk mønsterteknologi, der tillader vakuumfri højopløsningsbehandling, der kan sammenlignes med konventionel FIB-behandling, er yderst ønsket. I et nyt blad udgivet i Lysvidenskab og applikationer , forskere fra State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Institut for præcisionsinstrumenter, Tsinghua Universitet, Beijing, Kina, statens nøglelaboratorium for integreret optoelektronik, College of Electronic Science and Engineering, Jilin Universitet, Changchun, Kina, og Nanoteknologi-faciliteten, Swinburne University of Technology, Australien rapporterede en optisk fjernfelt-induceret nærfeltsnedbrydning (O-FIB) tilgang, tillader nanofabrikation, der kan anvendes på næsten ethvert fast materiale i atmosfæren. Skriften er initieret fra nano-huller skabt af femtosekund laser-induceret multifoton absorption og dens skærende "knivkant" skærpes af fjernfelt reguleret forbedring af det optiske nærfelt. En rumlig opløsning på under 20 nm (λ/40 for lysbølgelængde λ) opnås let. O-FIB er bemyndiget af en simpel polariseringskontrol af det indfaldende lys til at styre nano-rilleskrivning langs det designede mønster.

"I henhold til den kontinuerlige grænsetilstand for den normale komponent af elektrisk forskydning, vi observerede eksperimentelt lysfeltets nanolokalisering og polarisations-vertikal forbedring omkring nanohullet, som tillader direkte kontrol af nærfeltsforstærkningen til nanoablation af det fjerne felt. Baseret på denne idé, vi har realiseret gratis nano-skrivning med opløsninger så høje som 18 nm ved at manipulere laserpolarisering og strålens bane i realtid."

"For selvreguleringseffekten induceret af feedback mellem lys og de oprindelige frø, vores tilgang har den iboende robusthed over for den stokastiske natur af initial ablation og evnen til at manipulere linjebredden. Vores tilgang demonstrerer fri-form stingfri skrivning af nano-riller med kontrollerbar længde, adskillelse og bane. I mellemtiden universaliteten af ​​seeding-effekten muliggør en udskrivningstilstand med stort område, som er overlegen i forhold til den konventionelle FIB."

"Vores præsenterede teknik har åbnet en ny æra af højeffektiv nanobearbejdning. Den er anvendelig til forskellige materialer og overflader inden for nanoelektronik, nanovæsker, og nanomedicin. Den mulighed, vi viser her, for direkte at manipulere nærfeltet gennem det fjerne felt, kan inspirere forskerne til at skubbe femtosecond laser nanofabrikation eller endda andre områder af den optiske behandling til et højere niveau, "Forskerne forudsiger.