une, Tracé schématique de l'onde évanescente (Eew) autour de deux nanotrous de tailles différentes sur un diélectrique. Pour le plus grand nanotrou avec un diamètre comparable à la longueur d'onde, les champs évanescents à chaque bord du nanotrou sont indépendants et se désintègrent rapidement à partir de la limite. Pour le plus petit nanotrou avec une ouverture sous-longueur d'onde profonde, la forte interaction entre les deux limites améliore de manière constructive l'intensité optique à l'intérieur du nanotrou et confine la lumière sur une échelle de sous-longueur d'onde profonde. b, Simulations de la distribution de l'intensité du champ E pour un film d'oxyde de titane avec un nanotrou représenté par la région centrale de blanc (l'intensité de la lumière à l'intérieur du nanotrou est proche du maximum mais n'est pas représentée pour une meilleure visualisation). c, Schéma de la nanoécriture directe de O-FIB (à gauche) et de l'image de la structuration de forme libre obtenue par microscope à biréfringence (à droite, en haut) et au microscope électronique à balayage (à droite, inférieur). Crédit :par Zhen-Ze Li, Lei Wang, Hua Fan, Yan Hao Yu, Qi-Dai Chen, Saulius Juodkazis et Hong-Bo Sun
Les lasers sont en train de devenir l'un des outils dominants dans l'industrie manufacturière actuelle. Beaucoup d'efforts ont été consacrés à l'amélioration de la précision du traitement, et des résolutions spatiales aussi faibles que des micromètres ont été atteintes en découpe laser, soudage, marquage et stéréolithographie en milieu atmosphérique. Le laser femtoseconde (fs-laser) est une approche particulièrement prometteuse de ce point de vue, en plus de sa capacité de traitement tridimensionnel (3-D) et de sa facilité d'utilisation des matériaux à large spectre. Tailles des caractéristiques limitées par la super-diffraction à un niveau de dizaines de nanomètres basées sur le seuillage d'absorption multiphotonique, des effets d'appauvrissement des émissions de rétrécissement et de stimulation ont également été réalisés dans le photodurcissement induit par le laser fs de polymères, qui ne sont malheureusement pas applicables aux matériaux solides. Les techniques optiques de champ proche fournissent un schéma de super-résolution alternatif en localisant les champs lumineux à des échelles nanométriques avec les formes physiques de pointes acérées, petites ouvertures, nanoparticules et petites protubérances. Néanmoins, ces approches reposent souvent sur des systèmes de mouvement et d'alignement lourds pour maintenir un espacement sonde-substrat précis pour un débit de fabrication/modélisation pratique en raison de la nature évanescente du champ proche.
Une technologie de structuration optique innovante qui permet un traitement haute résolution sans vide comparable au traitement FIB conventionnel est fortement souhaitée. Dans un nouvel article publié dans Science de la lumière et applications , des scientifiques du State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments, Département des instruments de précision, Université de Tsinghua, Pékin, Chine, le Laboratoire Clé d'État d'Optoélectronique Intégrée, Collège des sciences et de l'ingénierie électroniques, Université de Jilin, Changchun, Chine, et l'installation de nanotechnologie, Université de technologie de Swinburne, L'Australie a signalé une approche de claquage optique en champ lointain (O-FIB) induite par le champ lointain, permettant la nanofabrication applicable à presque n'importe quel matériau solide dans l'atmosphère. L'écriture est initiée à partir de nano-trous créés par l'absorption multiphotonique induite par un laser femtoseconde et son « bord de couteau » tranchant est affiné par l'amélioration régulée en champ lointain du champ optique proche. Une résolution spatiale de moins de 20 nm (λ/40 pour la longueur d'onde lumineuse ) est facilement atteinte. O-FIB est activé par un simple contrôle de polarisation de la lumière incidente pour diriger l'écriture des nano-sillons le long du motif conçu.
"Selon la condition aux limites continue de la composante normale du déplacement électrique, nous avons observé expérimentalement la nano-localisation du champ lumineux et l'amélioration de la polarisation-verticale autour du nanotrou, qui permet un contrôle direct de l'amélioration du champ proche pour la nanoablation par le champ lointain. Sur la base de cette idée, nous avons réalisé une nano-écriture libre avec des résolutions allant jusqu'à 18 nm en manipulant la polarisation laser et la trajectoire du faisceau en temps réel."
"Pour l'effet d'autorégulation induit par la rétroaction entre la lumière et les graines initiales, notre approche a la robustesse inhérente contre la nature stochastique de l'ablation initiale et la capacité de manipuler la largeur de la ligne. Notre approche démontre une écriture sans couture de forme libre de nano-rainures avec une longueur contrôlable, séparation et trajectoire. Pendant ce temps, l'universalité de l'effet d'ensemencement permet un mode d'impression sur grande surface qui est supérieur au FIB conventionnel."
"Notre technique présentée a ouvert une nouvelle ère de nano-usinage hautement efficace. Elle est applicable à divers matériaux et surfaces dans les domaines de la nanoélectronique, nanofluides, et nanomédicaments. La possibilité que nous montrons ici de manipuler directement le champ proche à travers le champ lointain, peut inspirer les chercheurs à pousser la nanofabrication laser femtoseconde ou même d'autres domaines du traitement optique à un niveau supérieur, " Les scientifiques prédisent.
