Техника - молодёжи 2008-11, страница 12
В форме капли? Что вы имеете в виду? Недавно финским учёным удалось создать материал на основе кремниевой «нанотравы», поверхность которого имеет области с сильным контрастом смачивания. «Нанотрава» формируется в процессе глубокого ионного травления кремниевых пластин (рис. 1). Она покрывается слоем фторполимера. При помощи фотолитографии часть поверхности освобождается от полимера, а открывшийся кремний окисляется. «Нанотрава» из оксида кремния проявляет супергидрофильные свойства, а покрытие из фторполимера придаёт ей супергидрофобность. Так простые традиционные методы позволяют получить сложные рисунки из областей с различной смачиваемостью, причём с очень высоким разрешением. Появляется возможность управлять формой капель воды, которая стремится расположиться на гидрофильной области (ГО). Например, можно сделать каплю в виде кольца. Если в неё добавлять жидкость, то она уже не сможет уместиться на ГО и станет нависать над гидрофобной областью в центре, пока, наконец, не сформируется капля в виде линзы с пузырьком воздуха внутри. Такая конфигурация энергетически невыгодна, однако из-за сильных различий в смачивании областей схлопывание происходит слишком быстро, и воздух не успевает выйти наружу. Вместо воздуха внутрь можно поместить неполярную жидкость (рис. 2). Другим интересным и многообещающим явлением является расщепление капель. Когда размер капли растёт, она начинает вытесняться за пределы ГО под действием силы тяжести. При достижении следующей ГО часть жидкости перетекает в неё. Процесс всецело определяется геометрией гидрофильных областей и барьера. Подобные расщепление и перемещение капель могут оказаться чрезвычайно полезными в области капельной микрогидродинамики, а капли сложных форм будут востребованы для получения различных функциональных материалов. Нанопровода идут в промышленность Исследователями из американского Национального института стандартов и технологии (NIST) создана методика, позволяющая рассчитывать на решение проблемы массового и при этом чётко контролируемого изготовления нанопро-водов (НП). В её основе - метод селективного роста НП, реализованный посредством стандартных литографических процедур. На поверхность сапфировой пластины наносится небольшое количество золота, которое при нагревании самоорганизуется в систему нанокапель, в дальнейшем играющих роль центров роста полупроводниковых нанокристаллов оксида цинка. Кристаллические структуры сапфира и оксида цинка не вполне соизмеримы, и это приводит к тому, что кристаллы оксида цинка на сапфире растут не как угодно, а в виде нанопрово-дов, ориентированных на подложке вполне определённым образом. А раз и начальные точки, и направления роста НП известны, задача организации электрических контактов и размещения на подложке других элементов будущих нано-устройств становится вполне решаемой при помощи хорошо разработанных инструментов нанолитографии. Учёные NIST уже сумели в рамках единого технологического процесса изготовить один из основных элементов электроники - транзистор, содержащий более 600 НП. На ранних стадиях разработки этого процесса провода росли пучками, до восьми штук одновременно; но затем удалось, регулируя размеры центров роста, заранее устанавливать точное число НП, которое вырастет из каждого центра. Значит ли это, что создан промышленный метод нано-электромонтажа? Это покажет будущее. Во всяком случае, технология NIST разительно отличается от сегодняшней практики, когда НП сначала выращивают на подходящих подложках, как траву на газоне, потом, как траву, «косят», помещают в жидкость и переносят на рабочую поверхность. Эту поверхность нагревают, чтобы жидкость испарилась, и получают беспорядочную россыпь НП на поверхности подложки. Дальше нужно при помощи сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) или другого подобного прибора найти на подложке изолированный НП, с которым можно было бы работать. Например, подвести к нему электрические контакты или разместить рядом другие функциональные элементы устройства, - причём наугад, поскольку точное положение НП неизвестно. 1. ААЛАААЛАААААААА 2. ИИлллИИллл 3. ЛАЛЛЛЛЛААЛЛЛААЛ 4. Рис. 1. Схема получения материала: 1 - формирование кремниевой нанотравы путём ионного травления; 2-нанесение фторполимера; 3 - создание маски при помощи фоторезиста; 4 - итоговая поверхность
Рис. 2. а) Бублик из подкрашенной воды; Ь) В центр бублика помещена капля цикло-гексана; с) Добавление воды привело к схлопыванию бублика. Лишний циклогек-сан вытек наружу и начал испаряться; d) Получился контейнер для летучей жидкости Рис. 3. Капли треугольной формы На микрофотографии - элемент нано-проводниковой электроники, изготовленный по технологии NIST: система контактов металлических электродов (наплывы по краям поля зрения) и нанопроводов из окиси цинка. Тёмные точки в центре - квантовые точки из атомов золота, которые служат центрами роста НП; красной стрелкой обозначено преимущественное направление роста. Справа внизу - масштабный отрезок длиной 50 мкм СТМ-изображение электродов, соединённых с группой нанопроводов. Длина масштабного отрезка 5 мкм 10 |
