Создан "печатный станок" для наноструктур

С момента изобретения сканирующего туннельного микроскопа в 1981 году, ученые пытались разработать технологию, позволяющую производить атомарно упорядоченные наноструктуры в больших количествах.

Двадцать пять лет ученые не могли сделать коммерчески пригодными различные методы, позволяющие создавать наноструктуры с атомарной точностью. А ведь молекулярная сборка и упорядочивание – одна из главнейших задач наноэлектроники. Без этого трудно представить ее дальнейшее развитие, так как закон Мура через 10-20 лет уже не сможет выполняться без перехода на атомарный уровень при исполнении логических элементов.

Фундамент для будущего массового применения наносистем заложили исследователи из Северо-Западного университета США, которые разработали установку, позволяющую производить в наноразмерном диапазоне одновременно до 55 тыс. наноструктур с атомарной точностью и одинаковым молекулярным шаблоном на поверхности.

Установка использует широко известную технологию нанолитографии глубокого пера (Dip-Pen Nanolithography - DPN), которая и позволяет делать «массовые» оттиски, как если бы наносистемы печатались на типографском станке.

В обычной DPN нанолитографии зонд микроскопа покрыт жидкими чернилами, которые при контакте пера атомно-силового микроскопа с поверхностью образуют заданные наноструктуры.

Но для типографких технологий одного пера будет недостаточно, поэтому ученые скомбинировали около тысячи независимо управляемых перьев. Благодаря такому подходу, нанолитография глубокого пера стала универсальным инструментом для производства полупроводниковых компонентов со сложной структурой. С помощью DPN можно нанести структуры размерами менее 10 нанометров, в то время как обычная световая нанолитография, использующаяся в полупроводниковой промышленности, не может пока обеспечить такой точности.

Для демонстрации возможностей нового метода ученые растиражировали портрет изобретателя паровоза Томаса Джефферсона с обычной пятицентовой монеты, создав его с помощью отдельных молекул, в количестве 55 тыс. экземпляров, затратив на весь технологический процесс всего 30 минут.

Каждый портрет изготовлен из 8773 точек размерами 80 нанометров. Размер одного «нано-джефферсона» - 12 микрон, а это в два раза больше чем красная кровяная клетка.

Руководитель проекта и директор института, известный ученый-нанотехнолог Чэд Майркин, также отмечает, что нанолитография глубокого пера не зависит от первоначального маскирования, которым отличается электронно-лучевая литография. Благодаря этому с помощью DPN можно достичь большей гибкости при производстве наноструктур.

По мнению авторов разработки, предложенный метод найдет применение не только в микроэлектронике при массовом производстве чипов, но и в биологии и фармацевтике. Одно из альтернативных применений «печатного станка» - исследование вирусной природы раковых заболеваний.