Ny mønsterteknik giver trofast gengivelse af gråtonebilleder ned til mikrometerniveau

I hans foredrag fra 1959, Der er masser af plads i bunden, stillede den amerikanske fysiker Richard Feynman spørgsmålet:"Hvorfor kan vi ikke skrive hele 24 bind af Encyclopaedia Britannica på hovedet af en nål?". forskere har gjort store fremskridt inden for nanoteknologiens begyndende område - og blandt dem, læsning og skrivning af træk på atomskalaen.

Nuværende teknikker til at tegne træk på atomær skala, imidlertid, er blevet begrænset af deres evne til at kopiere farver eller gråtoneoplysninger. Joel Yang ved A*STAR Institute of Materials Research and Engineering og kolleger har nu udviklet en mønsterteknik, der producerer en trofast gengivelse af gråtonebilleder med nøjagtighed ned til snesevis af mikrometer.

Konventionelle mikromønsterteknikker bygger typisk på halvtoneudskrivning, hvorved billedets lysstyrke genereres ved at variere tætheden af ​​monokromatiske elementer. Yangs teknik betragter disse elementer som 'nanoposts' - stolper på kun ti nanometer i størrelse - der er arrangeret i et af 17 mulige mønstre eller 'nuancer'. Det producerer derefter trofaste reproduktioner af gråtonebilleder ved hjælp af disse 17 nuancer i hånden.

Som et principbevis, forskerne replikerede mønstrene af et testbillede (billedet) på et område på 40 kvadratmikrometer. I den tætteste region, adskillelsen mellem individuelle prikker var kun 10 nanometer.

Halvtoneteknikken var blevet brugt før til at lave optiske mikrofotografier i gråtoner. Imidlertid, Yang og kolleger har nu skubbet tilgangen ind i elektronmikroskopiens område:"Vores teknik bruger en elektronstrålelitografimetode med en af ​​de bedste opløsninger, giver os mulighed for at skabe gråtonebilleder, der er meget miniaturiserede, ” forklarer Yang. "Metoden skulle være nyttig til at skabe billeder, der kan ses under et optisk mikroskop og kan åbne nye veje til at tilføje farver til billeder."

Yang og hans team forestillede sig flere anvendelser af de miniaturiserede billeder, for eksempel, i anti-forfalskning af funktioner til nanofotoniske enheder. "Men frem for alt det er slående billeder, " siger Yang. Ja, et af billederne - en 4000-fold miniaturisering af M. C. Eschers mezzotint Dewdrop - har vundet sidste års Grand Prize Award på den internationale konference om elektroner, ion, og Photon Beam Technology and Nanofabrication (EIPBN) konference. "At vinde denne pris var en spændende oplevelse, især da den blev overrakt af et fællesskab af nanofabrikationseksperter", siger Yang. "En, der stirrer nok ind i skærmen på et scanningselektronmikroskop, ville sætte pris på intrigen og den æstetiske skønhed ved disse mikrofotografier. Det er sjældent at se et scanning-elektron-mikroskopbillede af en fotorealistisk person, der stirrer tilbage på dig fra nanoverdenen. "