123
Наука Новости

Российские ученые разработали метод сверхточной и недорогой наногравировки

Ученые из МФТИ, ИХФ им. Семенова РАН, МГУ им. М.В.Ломоносова и ИПХФ РАН разработали механизм лазерного нанесения структур на стекло с разрешением в 1000 раз меньше ширины человеческого волоса. Фокусировка лазера производилась с помощью маленьких стеклянных сфер, играющих роль линз. Такой механизм позволяет дёшево и достаточно просто наносить сложные структуры на поверхность стекла, получая при этом пространственное разрешение менее 100 нанометров — в 8 раз меньше, чем толщина луча используемого лазера, сообщает пресс-служба МФТИ.

Аббревиатура ИХФ, нанесенная на стекле

Аббревиатура ИХФ, нанесенная на стекле

Предложенный метод позволит достаточно быстро и дёшево создавать сенсоры и микросхемы наномасштабов. По словам учёных, он намного дешевле и технологически проще своих конкурентов, при том что позволяет наносить заданные с компьютера рисунки на поверхности стекла с приемлемым разрешением. Для демонстрации этого метода на стекло была нанесена аббревиатура Института Химической Физики (ICP) с высоким разрешением (около 100 нанометров).

Схема экспериментальной установки

Схема экспериментальной установки

Наногравировка, в частности, используется для создания сверхточных схем в микрофлюидике: по выгравированным каналам может течь рабочая жидкость, соединяя различные части схемы, и размеры такой схемы тем меньше, чем выше разрешение гравировки.

Фемтосекундный лазер, используемый учёными, позволяет наносить сложные двумерные и трехмерные структуры на поверхность прозрачного материала. Разрешение — минимальный размер детали такой структуры — всегда проблема в такого рода задачах, так как оно ограничено снизу (по физическим соображениям) длиной волны лазера. Чем выше разрешение, тем меньше размер наносимых структур, и тем интереснее и востребованнее эти структуры в технологии.

Кремниевые наночастицы могут стать основой для наноразмерных лазеров и усилителей связи

В своей работе авторы предлагают следующий подход: с помощью пучка света в жидкости создают своеобразную ловушку, куда помещают стеклянные микросферы. Преимущество такого способа фокусировки состоит в том, что эту «ловушку» можно передвигать, тем самым сдвигая «линзы» в пространстве и фокусируя лазер на необходимую область стекла.

Обработанная лазером поверхность стекла до и после применения щёлочи

Обработанная лазером поверхность стекла до и после применения щёлочи

Однако просто «провести» лучом лазера по поверхности недостаточно. Воздействие лазера приводит к образованию бугорков, а не впадин. Эти бугорки достаточно негладкие и широкие, однако воздействие щёлочи при температуре 90°С превращает бугорки в гладкие ямки уже меньшей ширины. При таком двухшаговом структурировании достигается разрешения ниже 100 нанометров (нм).

Помимо непосредственно технологии структурирования, в работе исследована зависимость разрешения, т.е. размеров кратеров, от мощности лазерного излучения. Результаты показывают, что для большей точности эффективнее всего использовать мелкие сферы, в результате чего разрешение может достигать ниже 100 нм.

«Создание тонких желобов и каналов может найти применение в производстве «микрофлюидиков» и различных «нанозаводов», которые применяются в химии и биологии», — рассказал соавтор статьи, аспирант факультета общей и прикладной физики МФТИ — Александр Шахов.

Исследование было опубликовано в журнале Applied Materials & Interfaces.

Об авторе

Валерия Щеголевская

Валерия Щеголевская

Главный редактор Russian IT World

Получайте новости первыми

Подпишитесь на наш Telegram-канал

t-do.ru/ritworld