a, Gráfico esquemático de la onda evanescente (Eew) alrededor de dos nanoagujeros de diferentes tamaños en un dieléctrico. Para el nanoagujero más grande con un diámetro comparable a la longitud de onda, los campos evanescentes en cada borde del nanoagujero son independientes y se desintegran rápidamente del límite. Para el nanoagujero más pequeño con una apertura de sublongitud de onda profunda, La fuerte interacción entre los dos límites mejora de manera constructiva la intensidad óptica dentro del nanoagujero y confina la luz en una escala de sublongitud de onda profunda. B, Simulaciones de la distribución de la intensidad del campo E para una película de óxido de titanio con un nanoagujero mostradas por la región central de blanqueamiento (la intensidad de la luz dentro del nanoagujero está cerca del máximo, pero no se muestra para una mejor visualización). C, Esquema de la nanoescritura directa de O-FIB (izquierda) y la imagen del patrón de forma libre obtenida por microscopio de birrefringencia (derecha, superior) y microscopio electrónico de barrido (derecha, más bajo). Crédito:por Zhen-Ze Li, Lei Wang, Hua Fan, Yan-Hao Yu, Qi-Dai Chen, Saulius Juodkazis y Hong-Bo Sun
Los láseres se están convirtiendo en una de las herramientas dominantes en la industria manufacturera actual. Se ha dedicado mucho esfuerzo a mejorar la precisión del procesamiento, y se han logrado resoluciones espaciales tan bajas como micrómetros en el corte por láser, soldadura, marcado y estereolitografía en un entorno atmosférico. El láser de femtosegundos (fs-laser) es un enfoque particularmente prometedor desde este punto de vista, además de su capacidad de procesamiento tridimensional (3-D) y la facilidad de uso del material de amplio espectro. Tamaños de características limitadas por superdifracción a un nivel de decenas de nanómetros basado en el umbral de absorción multifotónica, Los efectos de reducción de la emisión de contracción y estimulación también se han realizado en el fotocurado de polímeros inducido por láser fs, que lamentablemente no son aplicables a materiales sólidos. Las técnicas ópticas de campo cercano proporcionan un esquema de superresolución alternativo al localizar campos de luz a escalas nanométricas con las formas físicas de puntas afiladas. pequeñas aberturas, nanopartículas y pequeñas protuberancias. Sin embargo, Estos enfoques a menudo se basan en sistemas de alineación y movimiento intensos para mantener un espaciado preciso entre la sonda y el sustrato para un rendimiento práctico de fabricación / modelado debido a la naturaleza evanescente del campo cercano.
Es muy deseable una innovadora tecnología de creación de patrones ópticos que permita un procesamiento de alta resolución sin vacío comparable al procesamiento FIB convencional. En un nuevo artículo publicado en Ciencias de la luz y aplicaciones , científicos del Laboratorio Estatal Clave de Tecnología e Instrumentos de Medición de Precisión, Departamento de Instrumentos de Precisión, Universidad de Tsinghua, Beijing, Porcelana, el Laboratorio Estatal Clave de Optoelectrónica Integrada, Facultad de Ciencias e Ingeniería Electrónica, Universidad de Jilin, Changchun, Porcelana, y la instalación de Nanotecnología, Universidad Tecnológica de Swinburne, Australia informó sobre un enfoque óptico de ruptura de campo cercano inducido por campo lejano (O-FIB), permitiendo la nanofabricación aplicable a casi cualquier material sólido en la atmósfera. La escritura se inicia a partir de nanoagujeros creados por absorción multifotónica inducida por láser de femtosegundos y su "filo de cuchillo" de corte se afila mediante la mejora regulada del campo lejano del campo óptico cercano. Se logra fácilmente una resolución espacial de menos de 20 nm (λ / 40 para la longitud de onda de la luz λ). O-FIB está habilitado por un simple control de polarización de la luz incidente para dirigir la escritura de nano-surcos a lo largo del patrón diseñado.
"De acuerdo con la condición de frontera continua del componente normal del desplazamiento eléctrico, Observamos experimentalmente la nanolocalización del campo de luz y la mejora vertical de la polarización alrededor del nanoagujero, que permite el control directo de la mejora del campo cercano para la nanoablación por el campo lejano. Basado en esta idea, hemos realizado nanoescritura gratuita con resoluciones de hasta 18 nm manipulando la polarización del láser y la trayectoria del rayo en tiempo real ".
"Para el efecto de autorregulación inducido por la retroalimentación entre la luz y las semillas iniciales, nuestro enfoque tiene la robustez inherente frente a la naturaleza estocástica de la ablación inicial y la capacidad de manipular el ancho de línea. Nuestro enfoque demuestra la escritura sin puntadas de forma libre de nano-ranuras con longitud controlable, separación y trayectoria. Mientras tanto, la universalidad del efecto de siembra permite un modo de impresión de gran superficie que es superior al FIB convencional ".
"Nuestra técnica presentada ha abierto una nueva era de nanomáquinas altamente eficientes. Es aplicable para diversos materiales y superficies en los campos de la nanoelectrónica, nanofluidos, y nanomedicinas. La posibilidad que mostramos aquí de manipular directamente el campo cercano a través del campo lejano, puede inspirar a los investigadores a impulsar la nanofabricación láser de femtosegundos o incluso otros dominios del procesamiento óptico a un nivel superior, "Los científicos pronostican.
