Fremstilling af komplekse 3D metalliske strukturer i nanoskala muliggjort

Fremstilling af mange objekter, maskiner, og enheder omkring os er afhængige af den kontrollerede deformation af metaller ved industrielle processer såsom bøjning, klipning, og stempling. Kan denne teknologi overføres til nanoskala? Kan vi bygge lignende komplekse enheder og maskiner med meget små dimensioner?

Forskere fra Aalto University i Finland og University of Washington i USA har netop vist, at dette er muligt. Ved at kombinere ionbehandling og nanolithografi har de formået at skabe komplekse tredimensionelle strukturer i nanoskala.

Opdagelsen følger af en søgen efter at forstå den uregelmæssige foldning af metalliske tynde film efter at være blevet behandlet ved reaktiv ionetsning.

"Vi var forundrede over de stærkt breddeafhængige krumninger i metalstrimlerne. Normalt krøller initialt belastede dobbeltlagsmetaller ikke på denne måde, "forklarer Khattiya Chalapat fra Aalto University.

Puslespillet begyndte at løsne sig, da Chalapat lagde mærke til, sammen med Dr. Hua Jiang, at Ti -toppen var fraværende fra EDX -spektrene af foldede Ti/Al -dobbeltlag.

Yderligere forsøg på O.V. Lounasmaa Laboratory bekræftede, at strimlerne bøjer opad med stærke breddeafhængige krumninger, hvis strimlernes bundlag gøres mere reaktivt over for ioner end den øverste overflade.

I naturen, lignende geometriske effekter finder sted i selvorganisering direkte observeret for det menneskelige øje. Når mælkebøtte blomster blomstrer, man kan prøve at skære blomsterstammen i små strimler; læg dem i vand, og strimlerne vil folde med observerbare breddeafhængige krumninger på grund af forskelle i vandabsorptionen mellem indersiden og ydersiden af ​​stammen.

"Vores idé var at finde en måde at tilpasse disse naturlige processer til nanofabrikation. Dette førte os til et tilfældigt fund, at en fokuseret ionstråle lokalt kan forårsage bøjning med nanoskalaopløsning."

Teknologien har forskellige applikationer til fremstilling af nanoskalaenheder. Strukturerne er overraskende modstandsdygtige:teamet fandt dem at være ret robuste og robuste under en række ugunstige forhold, såsom elektrostatisk afladning og opvarmning.

"Fordi strukturerne er så små, koblingen og størrelsen af ​​typiske nanoskala kræfter, der virker på dem, ville være forholdsvis lille, "minder doktor Sorin Paraoanu, leder af forskningsgruppen Kvantti, Aalto Universitet.

"Hvad angår ansøgninger, vi har vist så langt, at disse strukturer kan fange og fastholde partikler med dimensioner af størrelsen på et mikrometer. Imidlertid, vi mener, at vi bare kradser på toppen af ​​isbjerget:en omfattende teori om ionassisterede selvmonteringsprocesser er endnu ikke nået, "bemærker Paraoanu.

Forskningen er for nylig blevet offentliggjort i Early View -udgaven af Avancerede materialer .