Các nhà nghiên cứu IBM vừa sử dụng một đầu nhọn kích cỡ nanomet tạo ra được những chi tiết nhỏ cỡ 15 nm trong những chất cản hữu cơ, chúng thường được sử dụng để sản xuất chip bán dẫn. Đây là nửa kích thước của những cấu trúc có thể tạo ra bằng những phương pháp thông thường như in khắc chùm điện tử. Kĩ thuật trên còn được dùng để tạo ra một mẫu nhỏ xíu của Matterhorn [một ngọn núi tại biên giới Thụy Sĩ – Italy] – và có thể giúp các nhà sản xuất chip chế tạo những mạch điện nhỏ hơn so với hiện nay.
Các chip máy tính và những dụng cụ vi điện tử khác được chế tạo bằng kĩ thuật in khắc quang học và chùm điện tử, chúng thường được sử dụng để tạo ra những mẫu vân trên chất cản hữu cơ. Tuy nhiên, những kĩ thuật này không hoạt động tốt cho lắm khi chế tạo những cấu trúc nhỏ hơn khoảng 30 nm vì cái gọi là “các hiệu ứng gần sát”. Đây là chỗ các chùm electron hoặc quang học bắt đầu xâm lấn lên những khu vực láng giềng không trông đợi ở trong chất cản làm cho những chi tiết lớn hơn như mong muốn.
 |
| Các nhà nghiên cứu IBM đã sử dụng kĩ thuật in khắc nano mới của họ tạo ra bản sao 3D cao 25 nm này của đỉnh Matterhorn. (Ảnh: IBM Research, Zurich) |
Armin Knoll cùng các đồng nghiệp ở Zurich, Thụy Sĩ, và các đồng nghiệp ở Almaden, California, và Yorktown Heights, New York, vừa phát triển một phương pháp mới khắc phục được trở ngại này. Kĩ thuật in khắc đầu quét của họ sử dụng một đầu nhọn nano đã làm nóng để làm bay hơi cục bộ chất liệu khỏi một màng mỏng thủy tinh hữu cơ. Các vân mẫu nano sinh ra khi đó có thể truyền sang silicon – chất liệu điện tử được sử dụng rộng rãi nhất – sử dụng những kĩ thuật vi chế tạo chuẩn.
“Việc có thể truyền những vân mẫu theo kiểu này mở ra những viễn cảnh mới cho việc chế tạo điện tử học kích cỡ nano và những đối tượng trong các lĩnh vực đa dạng từ công nghệ chip tương lai và quang điện tử học, cho đến y khoa và các khoa học về sự sống”, các nhà nghiên cứu cho biết.
Đầu nhọn trên dài 500 nm và rộng vài nm tại chóp đỉnh của nó. Nó được gắn với một bao lơn chìa ra quét qua bề mặt của chất liệu với độ chính xác đến 1 nm. Bằng cách áp dụng nhiệt và lực, đầu nhọn đó có thể loại vật liệu chất nền dựa trên những khuôn mẫu đã xác định trước, hơi na ná một “máy xay nano”, Knoll nói.
Đội IBM chọn sử dụng thủy tinh hữu cơ trong thí nghiệm chứng minh trên nguyên tắc của họ vì các liên kết giữa các phân tử trong chất liệu này có thể dễ dàng bị phá vỡ ở nhiệt độ của đầu nhọn (300–500 °C).
Kĩ thuật mới cũng rẻ hơn kĩ thuật in khắc chùm điện tử vì nó sử dụng ít năng lượng hơn và có thể đặt dễ dàng lên trên bàn – ngược hẳn với các máy chùm điện tử, chúng là những dụng cụ kềnh càng hơn nhiều. Nó có thể dùng để tạo những khuôn mẫu 2D hoặc những “tác phẩm điêu khắc” 3D bởi nhiều vòng khắc liên tiếp. Thật vậy, đội khoa học đã dựng nên một bản sao 3D cao có 25 nm của đỉnh Matterhorn, ngọn núi nổi tiếng ở Thụy Sĩ.
Bản đồ thế giới 3D nhỏ nhất, khắc trên một lớp polyphthalaldehyde dày 250 nm. (Ảnh: Adv. Mat.)
Các nhà khoa học cũng đã tạo ra bản đồ thế giới 3D nhỏ nhất từ trước đến nay, sử dụng một đầu nhọn ở nhiệt độ cao hơn, 700oC. Họ có thể tạo ra tấm bản đồ trên chỉ trong chừng dăm ba phút.
Đội nghiên cứu đang hi vọng thương mại hóa công nghệ trên, và còn làm cho nó được sử dụng rộng rãi trong các nhà nghiên cứu ở các trường đại học. “Việc này sẽ giúp phát triển công nghệ đi xa hơn và mở rộng những ứng dụng tiềm năng của nó”, Knoll nói. Các nhà nghiên cứu còn có kế hoạch cải tiến kĩ thuật trên để nó có thể khắc những khuôn mẫu nhỏ hơn nữa và sâu hơn nữa, đồng thời hoạt động nhanh hơn.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science.
Theo physicsworld.com
