Физики создали наноиглы для сверхминиатюрной электроники при помощи луча-бублика | FF.NET.UA | "Вечерка"-новостной агрегатор

Сегодня: г.

Физики создали наноиглы для сверхминиатюрной электроники при помощи луча-бублика

Физики создали наноиглы для сверхминиатюрной электроники при помощи луча-бублика


Физики создали наноиглы для сверхминиатюрной электроники при помощи луча-бублика

Микроигла в условиях атомной бомбы

Оказалось, что при лазерном импульсе длительностью в несколько пикосекунд (пикосекунда – одна триллионная доля секунды) в месте наибольшей интенсивности пучка – то есть по кольцу – резко растут температура и давление.

«Давление достигает в пике 200 тысяч атмосфер – такие условия характерны для детонации небольшой атомной бомбы. Это колоссальное давление возникает на несколько пикосекунд в очень маленьком пространстве кольца диаметром всего 2 микрометра, – рассказывает Жаховский. – В таких экстремальных условиях вещество зеркала плавится и стремится расшириться. Однако слои разных металлов по-разному участвуют в этом процессе – потому что золото и хром нагреваются неодинаково. Так как золото поглощает в 4 раза больше рентгеновских фотонов, оно полностью превращается в пар, а хром остается в жидком состоянии. В итоге температура хрома значительно меньше, и его слои сохраняются в виде гибких пленок. Получается что-то похожее на сильно накачанное колесо, внутри которого под эластичной покрышкой из расплава хрома находится золотой пар под огромным давлением».

При этом в центре пятна воздействия, где интенсивность луча близка к нулю, остается холодный остров. Пузырь из хромовой пленки в виде колеса прикреплен к нему, и пленка стягивается к оси над островом в процессе расширения пузыря. В результате над островом образуется тонкая струя из чистого хрома. Так как слой прогрева небольшой, вся система быстро остывает, и струя затвердевает. В результате формируется микроигла. Если увеличить интенсивность импульса, хромовые пленки также превратятся в пар и улетят, и центральная игла будет состоять только из золота, поднявшегося из более глубоких слоев (см. рис. 2).

Польза от новой работы

Ученые не только объяснили, почему при воздействии вихревого луча лазера на зеркале образуются мироиглы, а не кратеры. Новая работа показала, что, используя лазер с необычным профилем луча и многослойные подложки, можно получать весьма сложные архитектурные наноэлементы на поверхности.

«Гауссов луч просто создает на поверхности кратер, с его помощью невозможно получать наноэлементы заданных форм. Теоретически, можно вращать зеркало, используя гауссов луч как перо, но на практике достичь нужной толщины пера и точности вращения невозможно. А профилированные лучи могут работать как типографские оттиски: они сразу штампуют элементы соответствующей формы», – поясняет Жаховский. Описанная учеными технология позволяет производить микросхемы с элементами толщиной 2-4 нм, то есть в несколько атомов. Кроме того, регулируя параметры лазерного воздействия, можно получать элементы различного химического состава.

Как объясняет исследователь, вычислительный метод молекулярной динамики можно применять для моделирования любых мишеней, чтобы смотреть, какие структуры будут получаться при воздействии лучей различной геометрии. Такой подход позволит экономить огромные средства, которые потребовались бы для проведения экспериментов на ускорителях. «Более того, сам по себе результат эксперимента мало что говорит нам о физических процессах вызванных экстремальными условиями в веществе после лучевого воздействия. А для того чтобы создавать элементы заданных форм и химического состава, необходимо понимать эти процессы детально».

Где пригодятся иглы

Полученные в эксперименте на SACLA иглы можно использовать уже сегодня: они работают как наноантенны и сверхчувствительные сенсоры. Если расположить недалеко друг от друга много подобных элементов и воздействовать на них слабым оптическим лучом, на иглах многократно усиливаются электрические поля. В результате возникают электронные волны – поверхностные плазмоны. Они реагируют на появление поблизости даже отдельных молекул. Другими методами достичь такой чувствительности пока невозможно.

«Подобные макроскопические «поля» элементов, размер каждого из которых сравним с длиной волны падающего на них излучения, называют метаповерхностями, – поясняет еще один соавтор работы, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник сектора плазмы и лазеров ИТФ имени Л.Д. Ландау Наиль Иногамов. – Их свойства – коэффициент отражения, трение, прочность каталитические характеристики – кардинально отличаются от гладкой поверхности. Это позволяет создавать уникальные приборы. Например, метаповерхности с «неправильным» коэффициентом отражения могут служить основой наносенсоров, фотолюминесцирующих в присутствии каких-то молекул или воздействий».

Читайте нас в Яндекс.Новостях
Источник
Новости Физики создали наноиглы для сверхминиатюрной электроники при помощи луча-бублика вечерка

Related posts:

 
Статья прочитана 10 раз(a).
 

Еще из этой рубрики:

 

Здесь вы можете написать отзыв

* Текст комментария
* Обязательные для заполнения поля
Сентябрь 2018
ПнВтСрЧтПтСбВс
« Авг  
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930

Архивы

Рубрики

Читать нас

Связаться с нами

dimdan@inbox.ru