Diamantspidser i nanometerskala forbedrer nanofremstilling

(Phys.org) – En af de mest lovende innovationer inden for nanoteknologi har været evnen til at udføre hurtig nanofabrikation ved hjælp af nanometerskalaspidser. Fremstillingshastigheden kan øges dramatisk ved at bruge varme. Høj hastighed og høj temperatur har været kendt for at forringe spidsen ... indtil nu.

"Termisk behandling er meget udbredt i fremstillingen, " ifølge William King, College of Engineering Bliss Professor ved University of Illinois i Urbana-Champaign. "Vi har arbejdet på at krympe termisk behandling til nanometerskalaen, hvor vi kan bruge en varmekilde i nanometerskala til at tilføje eller fjerne materiale, eller fremkalde en fysisk eller kemisk reaktion."

En af de vigtigste udfordringer har været pålideligheden af ​​spidserne i nanometerskala, især med at udføre nano-skrivning på hårdt, halvlederoverflader. Nu, forskere ved University of Illinois, University of Pennsylvania, og Advanced Diamond Technologies Inc., har skabt en ny type nano-spids til termisk behandling, som udelukkende er lavet af diamant.

"Enden af ​​diamantspidsen er 10 nm i størrelse, King forklarede. "Ikke kun kan spidsen bruges til termisk behandling i nanometerskala, men det er ekstremt slidstærkt."

Forskningsresultaterne er rapporteret i artiklen, "Ultrananokrystallinsk diamantspids integreret på en opvarmet atomkraftmikroskopudkrager, ", der står i journalen Nanoteknologi . Undersøgelsen viser, hvordan 10 nm diamantspidsen scanner i kontakt med en overflade i en afstand på mere end 1,2 meter, og oplever stort set intet slid over den afstand.

"Scanningsafstanden er lig med 100 millioner gange spidsens størrelse, " sagde King. "Det svarer til en person, der går rundt i jordens omkreds fire gange, og gør det uden målbart slid."

"Robustheden af ​​disse diamantbaserede sonder under så barske forhold - høje temperaturer og spændinger i et oxiderende miljø - er ret bemærkelsesværdig og overgår alt, hvad jeg har set med andre AFM-sonder, " sagde Robert Carpick, professor i maskinteknik og anvendt mekanik ved University of Pennsylvania og medforfatter på undersøgelsen. "Dette niveau af holdbarhed kombineret med multifunktionaliteten af ​​en termisk sonde åbner virkelig op for nye applikationer for AFM."

"Vi er tilfredse med resultaterne, da de endnu en gang beviser diamantspidsernes overlegenhed i forhold til andre typer sondespidser, når det kommer til lavt slid og modstandsdygtighed over for barske miljøer, sagde Nicolaie Moldovan, en videnskabsmand ved Advanced Diamond Technologies og medforfatter på undersøgelsen.