Существующие методы неразрушающего формирования изображений для наноэлектроники, такие как оптическая и электронная микроскопия, недостаточно точны и не применимы к более глубоким структурам. Хорошо известной трехмерной техникой в макроуровне является ультразвук. Его преимущество состоит в том, что он работает для каждого образца. Это делает ультразвук отличным способом картирования трехмерной структуры. И все же ультразвуковой технологии в наномасштабе до сих пор не существовало. Действительно, разрешение ультразвуковой визуализации в значительной степени определяется длиной волны используемого звука и обычно составляет около миллиметра. В свою очередь, наномасштаб предполагает диапазон размеров частиц от 1 до 100 нм. При этом, нанометр — равен одной миллиардной части метра, а миллиметр — одной тысячной.
Сегодня ультразвук уже интегрирован в атомно-силовой микроскоп (АСМ). АСМ — это метод, который позволяет очень точно сканировать и наносить на карту поверхности с помощью крошечной иглы. Преимущество здесь состоит в том, что не длина волны, а размер кончика АСМ определяет разрешение. К сожалению, используемых до сих пор (1–10 МГц) частот недостаточно. «Мы действительно что-то видим, но не совсем ясно, что именно. Поэтому частоту используемого звука необходимо было дополнительно увеличить, до диапазона ГГц. Это мы и сделали», — объясняет Жерар Вербист из TU Delft.
Повышение частоты стало возможным только недавно. Помогло применение фотоакустики. Использование фотоакустического эффекта позволяет генерировать чрезвычайно короткие звуковые импульсы. Ученым удалось интегрировать эту технику в АСМ. С помощью наконечника АСМ ученым удалось сфокусировать сигнал. Установка уже прошла предварительные испытания.
Как уже упоминалось, новый метод особенно интересен для наноэлектроники. В будущем это поможет изготавливать еще более мелкие чипы с мелкими узорами. Например, чтобы можно было разместить два слоя друг на друге с нанометровой точностью.
Также есть потенциальные приложения и за пределами электроники. Например, в клеточной биологии для создания подробного трехмерного изображения отдельной живой клетки. Это позволит увидеть, как митохондрии складываются в клетке. В материаловедении разработка пригодится для исследования процесса переноса тепла в графене.
Читать далее
Посмотрите на изображение Марса из 8 триллионов пикселей
Ученые вывели замену для теории относительности. В чем суть «теории всего»?
Ученые нашли доказательство скрещивания современных людей с неандертальцами
Графен — двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом. Атомы углерода находятся в sp²-гибридизации и соединены посредством σ- и π-связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку.