Термохимическая нанолитография - Thermochemical nanolithography

Термохимическая нанолитография (TCNL) или литография термохимическим сканирующим зондом (tc-SPL) - это сканирующая зондовая микроскопия -основан нанолитография техника, которая вызывает термическую активацию химические реакции изменить химический функциональность или фаза из поверхности. Химические изменения могут быть записаны очень быстро с помощью быстрого сканирования зонда, поскольку масса не передается от наконечника к поверхности, а скорость записи ограничивается только скоростью теплопередачи.[нужна цитата ]. TCNL был изобретен в 2007 году группой из Технологического института Джорджии.[1] Риедо и сотрудники продемонстрировали, что TCNL может вызывать локальные химические изменения с размерами элементов до 12 нм при скорости сканирования до 1 мм / с.[1]

TCNL был использован в 2013 году для создания наномасштабной копии Мона Лиза «окрашены» различными температурами наконечника зонда. Называется Мини Лиза Размер портрета составлял 30 микрометров (0,0012 дюйма), что составляло примерно 1/25 000 размера оригинала.[2][3]

Техника

В AFM термокантилеверы обычно изготавливаются из кремниевых пластин с использованием традиционных масса и поверхность процессы микрообработки. Благодаря применению электрического Текущий через очень допированный кремний крылья резистивный нагрев происходит в зоне легкого легирования вокруг наконечника зонда, где рассеивается наибольшая часть тепла. Наконечник способен очень быстро менять температуру из-за небольшого объема; средний совет в контакте с поликарбонат имеет постоянную времени 0,35 мс.[нужна цитата ] Наконечники можно переключать между температурой окружающей среды и 1100 ° C с частотой до 10 МГц.[нужна цитата ] в то время как расстояние наконечника от поверхности и температуру наконечника можно контролировать независимо.

Приложения

Термически активированные реакции были запущены в белки,[4] органические полупроводники,[5] электролюминесцентный сопряженные полимеры и нанолента резисторы.[6] Снятие защиты из функциональные группы[7] (иногда с участием температурные градиенты[8]), а снижение из оксид графена[9] был продемонстрирован. В смачиваемость из полимер поверхность в наномасштабе[1][10] был модифицирован, и наноструктуры поли (п-фенилен винилен) (ан электролюминесценция сопряженный полимер).[11] Наноразмерные шаблоны на полимерные пленки для сборки нанообъектов, таких как белки и ДНК также были созданы[12] и кристаллизация сегнетоэлектрика керамика с плотности хранения до 213 Гб / дюйм2 были произведены.[13]

Использование материала, который может подвергаться множеству химических реакций при существенно разных температурах, может привести к многогосударственная система, при этом различные функции могут быть реализованы при разных температурах.[нужна цитата ]

Сравнение с другими литографическими техниками

Термомеханический Литография со сканирующим зондом основана на приложении тепла и силы для создания углублений для создания рисунка (см. также: Многоножка память ). Литография с термосканирующим зондом (t-SPL) специализируется на удалении материала с подложки без химического изменения созданной топографии. Нанолитография местного окисления полагается на реакции окисления в воде мениск вокруг наконечника зонда.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Р. Шошкевич; Т. Окада; С. К. Джонс; Т.-Д. Ли; У. П. Кинг; С. Р. Мардер и Э. Риедо (2007). «Высокоскоростная термохимическая нанолитография с размером элемента менее 15 нм». Nano Lett. 7 (4): 1064–1069. Bibcode:2007NanoL ... 7.1064S. Дои:10.1021 / nl070300f. PMID  17385937.
  2. ^ Эоин О'Кэрролл (7 августа 2013 г.). "'Mini Lisa ': исследователи Технологического института Джорджии создают самую маленькую в мире репродукцию да Винчи ". Christian Science Monitor. Получено 8 августа, 2013.
  3. ^ Кэрролл, А. ГРАММ.; Wang, D .; Kodali, V .; Scrimgeour, J .; King, W .; Marder, S .; Riedo, E .; Кертис, Дж. (2013). «Изготовление наноразмерных химических градиентов с помощью термохимической нанолитографии». Langmuir. 29 (27): 8675–8682. Дои:10.1021 / la400996w. PMID  23751047.
  4. ^ Мартинес, Рамсес В .; Мартинес, Хавьер; Кьеза, Марко; Гарсия, Рикардо; Коронадо, Эухенио; Пинилья-Сьенфуэгос, Елена; Татай, Серджио (2010). «Крупномасштабное нанопаттернирование отдельных белков, используемых в качестве носителей магнитных наночастиц». Современные материалы. 22 (5): 588–591. Дои:10.1002 / adma.200902568. HDL:10261/45215. PMID  20217754.
  5. ^ Фенвик, Оливер; Бозек, Лоран; Креджингтон, Дэн; Хаммиче, Аззедин; Лаззерини, Джованни Маттиа; Зильберберг, Ярон Р .; Качалли, Франко (октябрь 2009 г.). «Термохимические наноразмеры органических полупроводников». Природа Нанотехнологии. 4 (10): 664–668. Bibcode:2009НатНа ... 4..664F. Дои:10.1038 / nnano.2009.254. ISSN  1748-3387. PMID  19809458.
  6. ^ Шоу, Джозеф Э .; Ставрину, Пол Н .; Антопулос, Томас Д. (2013). «Создание рисунка наноструктурированных пентаценовых транзисторов по требованию с помощью сканирующей термолитографии» (PDF). Современные материалы. 25 (4): 552–558. Дои:10.1002 / adma.201202877. HDL:10044/1/19476. PMID  23138983.
  7. ^ Ван, Дебин; Kodali, Vamsi K .; Андервуд II, Уильям Д.; Jarvholm, Jonas E .; Окада, Такаши; Джонс, Саймон С .; Руми, Мариакристина; Дай, Женинг; Кинг, Уильям П .; Marder, Seth R .; Curtis, Jennifer E .; Риедо, Элиза (2009). «Термохимическая нанолитография многофункциональных наношаблонов для сборки нанообъектов - Ван - 2009». Современные функциональные материалы. 19 (23): 3696–3702. Дои:10.1002 / adfm.200901057.
  8. ^ Кэрролл, Кейт М .; Джордано, Энтони Дж .; Ван, Дебин; Kodali, Vamsi K .; Скримджер, Ян; Кинг, Уильям П .; Marder, Seth R .; Риедо, Элиза; Кертис, Дженнифер Э. (9 июля 2013 г.). «Изготовление наноразмерных химических градиентов с помощью термохимической нанолитографии». Langmuir. 29 (27): 8675–8682. Дои:10.1021 / la400996w. ISSN  0743-7463. PMID  23751047.
  9. ^ Вэй, Чжунцин; Ван, Дебин; Ким, Суэнн; Ким, Су-Ён; Ху Йике; Якс, Майкл К .; Laracuente, Arnaldo R .; Дай, Женинг; Мардер, Сет Р. (2010). «Настраиваемое восстановление оксида графена в наномасштабе для графеновой электроники». Наука. 328 (5984): 1373–1376. Bibcode:2010Sci ... 328.1373W. CiteSeerX  10.1.1.635.6671. Дои:10.1126 / science.1188119. ISSN  0036-8075. PMID  20538944.
  10. ^ Д. Ван; Т. Окада; Р. Шошкевич; С. К. Джонс; М. Лукас; Дж. Ли; У. П. Кинг; С. Р. Мардер; Э. Риедо (2007). «Модификация локальной смачиваемости с помощью термохимической нанолитографии с возможностью записи-чтения-перезаписи». Appl. Phys. Латыш. 91 (24): 243104. Bibcode:2007ApPhL..91x3104W. Дои:10.1063/1.2816401.
  11. ^ Ван, Дебин; Ким, Суэнн; II, Уильям Д. Андервуд; Джордано, Энтони Дж .; Хендерсон, Клиффорд Л .; Дай, Женинг; Кинг, Уильям П .; Marder, Seth R .; Риедо, Элиза (07.12.2009). «Прямая запись и характеристика наноструктур поли (п-фениленвинилена)». Письма по прикладной физике. 95 (23): 233108. Bibcode:2009ApPhL..95w3108W. Дои:10.1063/1.3271178. ISSN  0003-6951.
  12. ^ Д. Ван; и другие. (2009). «Термохимическая нанолитография многофункциональных наношаблонов для сборки нанообъектов». Adv. Функц. Матер. 19 (23): 3696–3702. Дои:10.1002 / adfm.200901057.
  13. ^ Ким, Суэнн; Бастани, Ясер; Лу, Хайдун; Кинг, Уильям П .; Мардер, Сет; Sandhage, Kenneth H .; Груверман Алексей; Риедо, Элиза; Бассири-Гарб, Назанин (2011). «Непосредственное изготовление сегнетоэлектрических наноструктур произвольной формы на пластиковых, стеклянных и кремниевых подложках». Современные материалы. 23: н / д. Дои:10.1002 / adma.201101991. PMID  21766356.

внешняя ссылка