Un sensor magnético escrito de forma aditiva con un haz de electrones enfocado y moléculas de Co2 (CO) 8, ubicado entre cuatro electrodos de oro previamente estructurados. Al sensor se le puede dar cualquier forma requerida moviendo el sustrato o ajustando el tiempo de permanencia del haz de electrones. Crédito:Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales
La nanotecnología se considera la tecnología clave del siglo XXI, entregar los métodos fundamentales, que permiten producir objetos de unos pocos cientos de nanómetros de tamaño en cualquier forma requerida. Estos objetos encuentran aplicaciones prácticamente en todas partes, ya sea para microprocesadores y circuitos eléctricos en computadoras, en la industria de las telecomunicaciones, o en medicina y biotecnología, por nombrar solo algunos. Para fomentar el desarrollo de nuevos procesos de fabricación, la UE estableció recientemente la Red de formación Marie Curie "ELENA" (química impulsada por electrones de baja energía para la ventaja de los métodos emergentes de nanofabricación). Empa es uno de los socios del proyecto, junto con 13 universidades, tres institutos de investigación y cinco socios industriales, extraído de un total de 13 países.
El objetivo de este proyecto a gran escala es proporcionar formación a jóvenes científicos europeos en el campo de la nanotecnología para que puedan generar las ideas innovadoras necesarias para promover la investigación y la explotación científica. mejorando así la competitividad internacional de Europa. La red está dirigida por Oddur Ingólfsson de la Universidad de Islandia en Reykjavík, El representante de Empa es Ivo Utke del laboratorio de Mecánica de Materiales y Nanoestructuras en Thun.
Empa ya estaba involucrado en el proyecto antecesor de "ELENA", la Red COST-Action "CELINA" (química para la nanofabricación inducida por electrones), donde trabajó en estrecha colaboración con algunas de las universidades que ahora participan en el proyecto actual. El objetivo de "CELINA" era investigar la idoneidad de materiales de baja volatilidad para escribir directamente con haces de electrones enfocados utilizando un sistema de inyección de gas (desarrollado internamente) con un microscopio electrónico de barrido.
Durante los próximos cuatro años, la UE pondrá a disposición unos 4 millones de euros para ELENA. Dos procesos nanotecnológicos de última generación son el foco de la red:Deposición inducida por haz de electrones enfocado, (FEBID) y Litografía Ultravioleta Extrema (EUVL).
Escribir estructuras extremadamente finas en tres dimensiones.
FEBID:dentro de un microscopio electrónico de barrido, las moléculas suministradas continuamente a un punto de la superficie se descomponen localmente mediante un haz de electrones enfocado. Esto crea una plataforma de "fabricación aditiva" con una resolución lateral de menos de 10 nm. Los investigadores de Empa están investigando cómo controlar los productos de descomposición. Crédito:Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales
La técnica FEBID utiliza un haz de electrones extremadamente enfocado. Se utiliza para "escribir" estructuras tridimensionales de cualquier forma requerida en una superficie, como las obleas de silicio a partir de las cuales se fabrican los chips de computadora. Las estructuras se crean mediante una forma de "Fabricación aditiva", en esas moléculas absorbentes, que se suministran continuamente a la superficie en cuestión, luego se rompen por un haz de electrones, después de lo cual ciertas partes de la molécula se depositan localmente sobre el sustrato. El proceso requiere el uso de moléculas que contienen los componentes necesarios, que luego son liberados por el haz de electrones para crear la composición de material requerida en el sustrato.
Impresión de materiales funcionales
En el curso de los científicos de materiales del proyecto ELENA, Los químicos y físicos trabajarán juntos para desarrollar y probar moléculas que sean adecuadas para la técnica FEBID. Este proceso ha sido objeto de investigación en Empa durante los últimos 10 años y ya se ha aplicado con éxito a la escritura de sensores magnéticos con la resolución magnética lateral más alta. Para ello, los investigadores de Empa utilizaron la molécula de Co2 (CO) 8, lo que les permitió escribir un compuesto de cobalto granular con propiedades magnéticas especiales en una matriz que contiene carbono sobre una capa de óxido de silicio entre varios electrodos de oro. Se ha realizado otra aplicación en el área de la nanofotónica:la sustancia inicial, Se utilizó oro Me2Au (tfa) para escribir una red óptica en una superficie de cavidad vertical que emite láser de una manera mínimamente invasiva.
La técnica EUVL también imprime estructuras extremadamente finas en superficies, aunque se limita a dos dimensiones. También son necesarios materiales especialmente adaptados para que este proceso funcione correctamente, en este caso películas delgadas conocidas como fotorresistentes. Cuando estas películas se irradian con luz EUV de la manera adecuada, crean de manera eficiente y precisa las estructuras requeridas.
La búsqueda de nuevas moléculas para escritura aditiva en metales puros utilizando FEBID, y nuevos fotorresistentes para EUVL es el foco de los esfuerzos de investigación de un total de 15 destacados estudiantes de doctorado que trabajan en el proyecto ELENA. El grupo de Ivo Utke, con dos postdoctorados y tres estudiantes de doctorado, está probando posibles formas de controlar los componentes depositados de la molécula absorbente en función de la intensidad de los haces de electrones y los flujos de moléculas en un microscopio electrónico de barrido.
