Ingeniør krymper U-logoet

Som et eksempel på, hvordan en teknologiwonk viser skoleånd, en ingeniør har skabt et gyldent University of Utah-logo, der er mindre end bredden af ​​et gennemsnitligt menneskehår.

Guldætningen er kun 70 mikrometer på tværs - det er 70 milliontedele af en meter, eller mindre end tre tusindedele af en tomme, som er cirka diameteren af ​​et blond hår, blandt de tyndeste typer af menneskehår.

Raderingen blev udført på en siliciumbase ved hjælp af en tynd stråle af elektroner fra et af to elektronmikroskoper købt af universitetet i 2008. Selvom teknikken med elektronstrålelitografi ikke er ny, medaljon symbolet er mere komplekst end de mønstre, der almindeligvis laves.

"Folk gør normalt ting som linjer og rektangler, " siger Randy Polson, der lavede den lille medaljon og er senior optisk ingeniør for universitetets Institut for Fysik og Astronomi. "Softwaren, der fulgte med mikroskopet, inkluderede nogle stick-figur demoer. Jeg tænkte, 'Hej, Jeg kan bedre end en pindefigur."

Medaljonen er et af flere officielle logoer, der bruges af universitetet. Det viser universitetets blok U-symbol og grundlæggelsesdato, med en baggrund af bjerge og solstråler.

Det er indgraveret på en chip af silicium to femtedele af en tomme kvadrat. For det blotte øje er det en knap mærkbar plet. Under et konventionelt lysmikroskop, det ligner en uklar cirkel. Dens fulde detaljer afsløres kun af et scannende elektronmikroskop - den samme enhed, der blev brugt til at oprette den.

På elektronmikroskopbilledet, de gulddækkede dele ser hvide ud, mens siliciumbaggrunden fremstår sort. Den fineste streg på medaljonen omkranser designet. Den linje er kun 20 nanometer tyk. Det er 20 milliardtedele af en meter, eller omkring otte ti-milliontedele af en tomme bred. Det er længden af ​​kæden på 75 guldatomer, Siger Polson.

Scanningelektronmikroskoper bruges oftest til at visualisere overfladestrukturen af ​​objekter. Mikroskopet sender en tynd stråle af elektroner ind på prøven, scanning frem og tilbage over overfladen.

Den mest almindelige billeddannelsestilstand detekterer "sekundære elektroner" frigivet fra prøvens atomer gennem reaktioner med elektronstrålen. Prøver i elektronmikroskopet, der blev brugt til at lave medaljonen, skal være tørre, men afdelingens andet elektronmikroskop kan analysere våde prøver - en nyttig funktion til biologisk forskning.

Elektronmikroskoper kan skabe graveringer ved hjælp af elektronstrålelitografi, fordi elektronstråler bryder visse store molekyler i kortere kæder af mindre molekyler.

For at skabe den lille University of Utah medaljon, Polson belagte først siliciumchippen med et tyndt lag af "fotoresist, "en polymerharpiks lavet af lange kæder af molekyler. Han fokuserede derefter elektronstrålen på resistoverfladen, bryde kæderne i korte fragmenter overalt, hvor han ønskede, at metal skulle klæbe.

Han nedsænkede den blottede chip i et opløsningsmiddel, der vaskede de korte kæder væk og lod de lange sidde fast på silicium. Derefter forgyldte han den eksponerede overflade - hvor de korte kæder var blevet fjernet - ved at placere chippen i et kammer af fordampet metal. der, nikkel blev aflejret på det blottede silicium, og så blev der lagt et lag guld på nikkelen. Polson brugte et andet opløsningsmiddel til at vaske den resterende fotoresist væk.

Processen tog omkring en time. Imidlertid, Hovedparten af ​​projektet bestod i at justere og forfine mikroskopindstillingerne, en del af Polsons arbejde med at stille mikroskopet til rådighed for forskning. Det tog måneder for Polson at kalibrere mikroskopet og finde ud af præcis, hvilke instruktioner han skulle give det for at få et skarpt billede af universitetsmedaljen.

Udfordringer omfattede at bestemme, hvor lang tid det tager at eksponere resisten - for kort og ikke nok resist vaskes af, for langt, og billedet ser uklart - og justerer formen af ​​elektronstrålen, som har en tendens til at være elliptisk i stedet for rund.

Ud over at vedligeholde mikroskopet, Polson bistår universitets- og private forskere, der ønsker at bruge det mod betaling. Folk søger hans hjælp med litografifunktionen til opgaver såsom fremstilling af nanotråde og andre komponenter til nanoelektronik. Billedbehandlingsegenskaberne bruges i så forskellige industrier som farmaceutiske og metallurgiske teknikker.