Hvordan man tegner en streg, der er smallere end en forkølelsesvirus

For første gang, et hold demonstrerede en teknik, der skaber små, præcise metalliske former. De rastede en stråle fra et helium-ion-mikroskop gennem en flydende forløber for at fremkalde kemiske reaktioner. Reaktionerne afsætter lokalt platin med høj renhed. Ved at stave akronymet for deres nationale laboratorium, de dannede et bånd kun 15 nanometer i diameter - smallere end en forkølelsesvirus.

Direkte ionstråleskrivning åbner muligheder for nanofabrikation for at forbedre elektronik, medicin levering, kemisk adskillelse, og andre applikationer.

Oak Ridge National Laboratory (ORNL) forskere ved Center for Nanophase Materials Sciences rastede en meget fokuseret helium-ion-stråle gennem et tyndt lag prækursoropløsning, forårsager stedspecifik platinaflejring på en kontrolleret måde.

Denne direkte skrivningsteknik muliggjorde nanofremstilling af metalliske bånd med høj renhed, der kun var 15 nanometer brede - smallere end en forkølelsesvirus. Dette arbejde var den første demonstration af direct-write nanofabrikation ved hjælp af et ionstrålemikroskop til at dirigere kemiske reaktioner i en flydende celle, eller miljøkammer, der indkapsler en prøve i væske. Det ville ikke have været muligt direkte at skrive disse meget præcise, metalliske strukturer med høj renhed uden fuld forståelse fra eksperimenter og teori.

Beregninger på ORNLs Titan-supercomputer og analyse af data fra eksperiment og simulering gjorde det muligt for forskere at forstå den dynamiske interaktion mellem ioner, faste stoffer, og væsker, der var afgørende for at optimere processen. For eksempel, forskerne analyserede data om nanopartikelkernedannelse og -vækst opnået fra film af disse processer opnået fra mikroskopet og korrelerede resultaterne med omfattende kvantedynamiske simuleringer.

Især direkte skrivning med en indeholdt flydende precursor, udsat for en ionstråle, der ledede kemiske reaktioner, tilladt fremstilling af renere nanostrukturer, end det ville være muligt ved brug af gasfasedeponering.