Conjuntos de dinámica molecular. Ejemplo de configuración inicial de diamante de 20 nm. b – f Cinco conjuntos después de una simulación de 50 picosegundos. Crédito:Microsistemas y Nanoingeniería, doi:10.1038 / s41378-020-00225-y
Aplicaciones a nanoescala en energía, la óptica y la medicina han mejorado el rendimiento con estructuras nanoformadas. Dichas arquitecturas se pueden fabricar con un alto rendimiento más allá de las capacidades de la litografía óptica avanzada. En un nuevo informe sobre Microsistemas y nanoingeniería , Anushman Cherala y un equipo de investigación de la Universidad de Texas en Austin Texas, NOSOTROS., expandió la litografía de nanoimpresión y extendió el marco de simulación anterior para mejorar la retención de la forma variando la fórmula de resistencia e introduciendo nuevas estructuras de puente durante la impresión de nanoformas. El estudio de simulación demostró enfoques viables para la impresión nanométrica con una buena retención de forma combinada con datos experimentales.
Uso de una nanoforma similar a un diamante para formar un nodo de memoria de acceso aleatorio dinámico (DRAM) de medio tono y comprensión de la reticulación en estructuras nanométricas
En este trabajo, el equipo de investigación desarrolló un modelo atomístico para estudiar la retención de forma de las formulaciones de resistencias utilizadas para las técnicas de nanofabricación. Aplicaciones en almacenamiento de energía, fotónica a nanoescala, La memoria magnética multibit y las bionanopartículas requieren patrones de alto rendimiento y control de formas complejas a nanoescala. La litografía óptica es una técnica clave de nanofabricación, donde mayor resolución, Se pueden formar patrones de gran área complementando la fotolitografía con técnicas de doble patrón autoalineado junto con múltiples pasos de grabado litográfico. La litografía de impresión, incluida la litografía de impresión por chorro y flash, puede permitir la creación de patrones de gran área a medio tono subnanométrico con potencial para modelar estructuras litográficas. incluidos los dispositivos semiconductores y los discos duros. Los materiales protectores reticulados se pueden usar en tales técnicas bajo radiación ultravioleta (UV). Usando simulaciones de la relajación de la resistencia después de la reticulación UV y la separación de la plantilla, Los científicos de materiales identificaron las propiedades de resistencia a nanoescala como una limitación para la retención de forma.
Porcentaje de reticulación en función del tamaño. (a) Nanoforma cruzada y (b) nanoforma de diamante. Crédito:Microsistemas y Nanoingeniería, doi:10.1038 / s41378-020-00225-y
Los científicos pueden emplear una variedad de técnicas para mejorar la retención de forma en nanoestructuras, incluida la compensación de grabado y la adición de características de subresolución. Para investigar el comportamiento de las esquinas de estructuras nanoformadas, Cherala y col. por lo tanto, preparó cinco estructuras de diamante únicas de 20 nm. Las construcciones representaban un diseño de condensador de zanja profunda de memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM) de medio tono. La calidad de la reticulación de la capa protectora influyó en el módulo del material y la resistencia en la capa protectora a través de la nanoforma. El equipo utilizó la dinámica molecular para estimar la calidad y uniformidad de la reticulación en función de la forma y el tamaño de la característica. Luego calcularon el porcentaje de reticulación basándose en el número de átomos de carbono con enlaces simples recién formados después de la reticulación. A medida que se redujo el tamaño de la nanoforma, la calidad de reticulación se degradó y no alcanzó el valor de reticulación en masa.
Distribución espacial de la eficiencia de reticulación. (a) La distribución del átomo de carbono de doble enlace en la nanoforma de diamante antes y después de la unión, (b) la eficiencia de reticulación dentro de la nanoforma de diamante, (c) a lo largo de los ejes centrales, (d) la distribución de átomos de carbono de doble enlace en la nanoforma cruzada antes y después de la unión, y (e) la eficacia de reticulación dentro de la nanoforma cruzada. Crédito:Microsistemas y Nanoingeniería, doi:10.1038 / s41378-020-00225-y
Eficiencia de enlace relativa a la estructura de nanoformas y el diseño computacional de resistir para estructuras de nanoformas
La reticulación dependía en gran medida de la ubicación dentro de la nanoforma de interés. Usando la estructura de diamante, Cherala y col. mostraron niveles similares de reticulación a los de la masa con esquinas muy degradadas. Según la información de este porcentaje de reticulación, el equipo predijo formas que son difíciles de lograr. Luego estudiaron la composición de la imprimación de la resistencia y utilizaron un marco de dinámica molecular (MD) para comprender la formulación de las resistencias en sí. La formulación de resistencia constaba de tres moléculas de monómero de acrilato, incluido el acrilato de hexilo, acrilato de isobornilo, y diacrilato de etilenglicol como reticulante. El equipo observó una correlación entre la proporción de reticulante en la capa protectora y el porcentaje de reticulación. Cantidades más altas de reticulante en la configuración condujeron a una reticulación más rápida, el proceso también podría reducir el porcentaje de reticulación. La herramienta de diseño de dinámica molecular utilizada en este trabajo permitió el estudio efectivo de los reticulantes en la formación de estructuras en forma de nanocristales y diamantes. El equipo eligió el tamaño de nanoforma cruzada y dos formulaciones de resistencia con 10 por ciento y 40 por ciento de reticulantes. Luego, simularon la reticulación con cada nueva formulación de resistencia para analizar los efectos sobre el porcentaje de reticulación. El aumento de la densidad del reticulante permitió mejorar la eficacia de la unión. Este método se puede repetir para cada nueva consideración de diseño de nanoformas para retener las nanoformas.
Resista la reticulación en nanoformas. Reticulación en función del reticulante y del tamaño de la cruz. Crédito:Microsistemas y Nanoingeniería, doi:10.1038 / s41378-020-00225-y
Mejora de la retención de la forma mediante el uso de estructuras de sacrificio y el efecto de los espesores de capa residual.
Al desarrollar una esquina afilada a nanoescala durante la fabricación de diamantes, Los investigadores han utilizado a menudo un diseño basado en el grabado de iones reactivos para la retención de nanoformas. Usando estructuras de puentes de sacrificio, Cherala y col. mostró cómo la ineficiencia de la unión existente podría superarse en la configuración. De este modo, Anushman Cherala y sus colegas introdujeron mejoras en la geometría de nanoestructuras con patrones utilizando estructuras de sacrificio y formulaciones de resistencia mejorada para una mejor retención de la forma. Realizaron estudios de dinámica molecular de la reticulación en nanoformas en función del tamaño y la forma para indicar cómo la extensión de la reticulación disminuyó por debajo de un tamaño de umbral específico. Por ejemplo, cuando el porcentaje de reticulación fue específicamente más bajo cerca de los bordes de las nanoformas, usaron puentes de sacrificio, para mejorar aún más la retención de la forma. De este modo, este trabajo proporciona información sobre la impresión de nanoformas en estructuras de medio tono sub-nanoescalares.
Modelo MD de nanoforma cruzada con capa de resistencia residual. Sección transversal de diez nanómetros de espesor en la base de la nanoforma del orificio transversal que se muestra esquemáticamente en rojo (arriba) y el modelo MD antes y después de la relajación. Crédito:Microsistemas y Nanoingeniería, doi:10.1038 / s41378-020-00225-y
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