(Phys.org) — L'écriture à l'échelle nanométrique offre un moyen fiable d'enregistrer des informations à des densités extrêmement élevées, ce qui en fait un outil prometteur pour modeler des nanostructures pour une variété d'applications électroniques. Dans une étude récente, les scientifiques ont démontré un moyen simple mais efficace d'écrire et de dessiner à l'échelle nanométrique en utilisant un faisceau d'électrons pour casser sélectivement les atomes de carbone dans le graphène monocouche.

Les chercheurs, Wei Zhang et Luise Theil Kuhn à l'Université technique du Danemark à Roskilde, Danemark; et Qiang Zhang et Meng-Qiang Zhao à l'Université Tsinghua de Pékin, Chine, ont publié leur étude sur l'utilisation de l'encre électronique pour écrire sur du papier graphène dans un récent numéro de Nanotechnologie .

"La capacité d'enregistrer des informations a été directement corrélée avec le processus de la civilisation humaine depuis les temps anciens, " Wei Zhang a dit Phys.org . "Le papier et l'encre sont les deux facteurs essentiels pour enregistrer l'histoire. Actuellement, la communication de l'information a pris une ampleur sans précédent."

Écriture à l'échelle nanométrique, qui est essentiellement la manipulation de la matière à l'échelle nanométrique, a déjà été largement explorée. Les méthodes actuelles peuvent être classées en deux groupes :la lithographie (de haut en bas), qui imprime un motif préfabriqué sur un substrat, mais a une résolution restreinte ; et l'auto-assemblage (de bas en haut), qui manipule des atomes ou des molécules individuellement, mais fait face à des défis avec la contrôlabilité.

Ici, les chercheurs ont proposé une méthode de combinaison basée sur les deux types de méthodes pour surmonter les difficultés de chacune, qu'ils ont démontré sur « le papier le plus fin du monde » :le graphène.

« La montée en puissance du graphène appelle une large attention, " Qiang Zhang a dit. " Une caractéristique distincte est sa planéité, qui offre l'opportunité parfaite d'être considéré comme le papier le plus fin. Afin d'écrire directement sur ce papier fin ultime, l'encre appropriée doit être trouvée. A petite échelle, généralement à l'échelle nanométrique, le candidat à l'encre doit satisfaire à la qualification en tant que fonction d'écriture haute résolution et de visualisation. Par conséquent, les électrons de haute énergie dans un microscope électronique à transmission (MET) sont le meilleur choix. Le faisceau d'électrons peut être manipulé comme une encre pour une écriture directe, mais est par lui-même invisible."

Comme l'expliquent les chercheurs, les atomes de carbone du graphène sont sensibles à divers effets d'irradiation. Ici, un faisceau d'électrons de 300 keV a été utilisé pour rompre les liaisons carbone-carbone locales dans le graphène monocouche. Quand les liens se brisent, les atomes de carbone sont déclenchés, résultant en des liaisons pendantes qui sont libres d'attirer de nouvelles espèces de carbone du vide et sur la surface du graphène. Ces nouvelles espèces de carbone amorphe sont absorbées sur les liaisons pendantes pour stabiliser le bord, se formant uniquement le long de la direction de balayage du faisceau d'électrons.

"Notre travail démontre la faisabilité d'écrire directement des motifs sur la matière la plus fine, graphène, dans un style contrôlable en position et en taille grâce à la manipulation d'électrons, ", a déclaré Wei Zhang.

Cette technique offre à la fois une bonne contrôlabilité et une haute résolution. Les chercheurs ont démontré une taille de police (définie par la largeur des lignes) aussi faible que 2-3 nm. En outre, le graphène a conservé sa morphologie après le processus d'écriture. Avec ces avantages, les chercheurs espèrent que la nouvelle technique d'écriture à l'échelle nanométrique s'avérera utile pour les futures applications d'écriture à l'échelle nanométrique et nanoélectroniques, tels que les circuits de graphène microscopiques émergents.

À l'avenir, si un financement supplémentaire est disponible, les chercheurs espèrent améliorer la résolution et l'efficacité de cette technique d'écriture à l'échelle nanométrique.

"Une écriture plus complexe peut être obtenue en combinant une conception de forme prédéfinie dans le logiciel, " Qiang Zhang a déclaré. " Un objectif ultime est de parvenir à une écriture à l'échelle atomique facilement et avec précision pour la conception de circuits électroniques. "

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