Se ha considerado el uso de fuentes de luz ultravioleta extrema en la fabricación de chips integrados avanzados. pero su desarrollo se ha visto obstaculizado debido a la escasez de objetivos láser eficientes. Los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech) desarrollaron recientemente una burbuja de estaño de densidad extremadamente baja, 'lo que hace que la generación de ultravioleta extrema sea confiable y de bajo costo. Esta nueva tecnología allana el camino para diversas aplicaciones en electrónica y muestra potencial en biotecnología y terapia del cáncer.

El desarrollo de dispositivos de próxima generación requiere que su núcleo, llamado chip de circuito integrado, es más compacto y eficiente que los existentes. La fabricación de estos chips requiere fuentes de luz potentes. El uso de fuentes de luz en el rango ultravioleta extremo (EUV) (una radiación de longitud de onda extremadamente corta) se ha vuelto popular en los últimos tiempos, pero su generación es desafiante.

Una solución es el uso de láseres de alta intensidad:los avances recientes en la tecnología láser han llevado al desarrollo de láseres con mayor potencia y precios más bajos. Los láseres de alta intensidad implementan plasmas láser, y su primera aplicación práctica es la generación de luz EUV para fabricar circuitos integrados semiconductores. En este proceso, estos láseres irradian un objetivo apropiado, ' y como un resultado, se crea un estado de alta temperatura y alta densidad. De este estado Se genera luz de 13,5 nm con alto brillo, que se puede utilizar en la fabricación de chips integrados. Pero esto no es una hazaña fácil:el control de la densidad objetivo que puede producir luz en el rango EUV ha sido difícil. El estaño se ha considerado como una opción, pero su desarrollo se ha retrasado mucho debido a la incapacidad de controlar su dinámica.

Para tal fin, un equipo de científicos, incluido el profesor asociado Keiji Nagai de Tokyo Tech y el profesor asistente Christopher Musgrave de University College, Dublín, se propuso encontrar objetivos láser eficientes. En un estudio publicado en Informes científicos , describen un nuevo tipo de material de baja densidad, que es escalable y de bajo costo. El profesor Nagai dice:"La luz EUV se ha vuelto crucial en el mundo de hoy, pero es cara debido al alto volumen de fabricación".

Para empezar, los científicos crearon una microcápsula recubierta de estaño o 'burbuja, 'una estructura de muy baja densidad, que pesa tan solo 4,2 nanogramos. Para esto, utilizaron electrolitos poliméricos (disolución de sales en una matriz polimérica), que actúan como tensioactivos para estabilizar las burbujas. A continuación, las burbujas se recubrieron con nanopartículas de estaño. El profesor Nagai explica:"Producimos microcápsulas de polielectrolito compuestas de poli (4-estireno-sulfonato de sodio) y poli (clorhidrato de alilamina) y luego las recubrimos con una solución de nanopartículas de óxido de estaño".

Para probar el uso de esta burbuja, los científicos lo irradiaron utilizando un láser de neodimio-YAG. Esta, Por supuesto, resultó en la generación de luz EUV, que está dentro del rango de 13,5 nm. De hecho, los científicos incluso encontraron que la estructura era compatible con las fuentes de luz EUV convencionales que se utilizan para fabricar chips semiconductores. Pero, la mayor ventaja fue que la eficiencia de conversión láser con la burbuja de estaño, una medida de la potencia del láser, coincidió con el del estaño a granel. El profesor Nagai explica:"Superar las limitaciones de la dinámica del estaño líquido puede ser muy ventajoso para generar luz EUV. Los objetivos de estaño de baja densidad bien definidos pueden soportar una amplia gama de materiales, incluida su forma, tamaño de poro, densidad, etc. "

El profesor Nagai y su equipo de investigación han estado desarrollando materiales de baja densidad para objetivos láser durante muchos años, pero habían sufrido limitaciones con los costos de fabricación y la productividad masiva. Ahora, La combinación de nuevos objetivos de estaño de baja densidad hechos de burbujas ofrece una solución elegante para producir en masa una fuente de luz compacta de 13,5 nm a bajo costo. Además de sus aplicaciones en electrónica, El profesor Nagai es optimista de que su nueva tecnología que consiste en objetivos láser de "burbujas" podría incluso utilizarse en la terapia del cáncer. Concluye, "Este método podría utilizarse como una fuente de EUV compacta / de pequeña escala potencial, y futuras fuentes de haces cuánticos como electrones, iones, y rayos X cambiando el revestimiento a otros elementos ". A través de esta oportunidad, El profesor Nagai y su equipo desean colaborar con grandes instalaciones de láser en Japón y en el extranjero.