Le dynamitage atomique crée de nouveaux appareils pour mesurer les nanoparticules
Un escalier nanofluidique usiné avec une précision subnanométrique par un faisceau d'ions focalisé sépare les nanoparticules par taille. L'appareil est également un matériau de référence pour mesurer avec précision la taille des nanoparticules et la comparer à la luminosité optique, ce qui pourrait aider au contrôle de la qualité des produits de consommation. Crédit :NIST
Comme le sablage à l'échelle nanométrique, des faisceaux d'ions focalisés procèdent à l'ablation de matériaux durs pour former des motifs tridimensionnels complexes. Les poutres peuvent créer de minuscules caractéristiques dans les dimensions latérales - longueur et largeur, mais pour créer la prochaine génération d'appareils à l'échelle nanométrique, les ions énergétiques doivent contrôler avec précision les caractéristiques dans la dimension verticale - la profondeur. Maintenant, des chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST) ont démontré qu'une technique standard de faisceau d'ions peut être affinée pour créer des structures dont la profondeur est contrôlée jusqu'au diamètre d'un seul atome de silicium.
Profitant de cette précision nouvellement démontrée, l'équipe du NIST a utilisé cette technique d'usinage standard pour fabriquer des dispositifs permettant une mesure précise de la taille des nanoparticules dans un liquide. Les dispositifs nanofluidiques, qui ont un potentiel de production de masse, pourrait devenir une nouvelle norme de laboratoire pour déterminer la taille des nanoparticules. De telles mesures pourraient accélérer le contrôle de la qualité dans les applications industrielles des nanoparticules.
"Nous avons testé et avancé ce qu'il est possible de fabriquer et de mesurer en dessous d'un nanomètre, " a déclaré le chercheur du NIST Samuel Stavis. Lui et ses collègues du NIST et du Maryland NanoCenter de l'Université du Maryland à College Park ont rapporté leurs découvertes dans un récent numéro de Laboratoire sur puce .
Bien que les ingénieurs aient utilisé pendant des années des faisceaux d'ions pour corriger les défauts des circuits intégrés et usiner de minuscules pièces dans les systèmes optiques et mécaniques, ces applications ne nécessitaient pas le contrôle de profondeur que l'équipe a maintenant signalé.
Pour réaliser le plein potentiel du processus, l'équipe a exploré plusieurs façons d'utiliser un faisceau focalisé d'ions gallium pour fraiser les surfaces de silicium, le nitrure de silicium et le dioxyde de silicium - des matériaux courants pour la fabrication de dispositifs nanométriques utilisés en électronique, optique et mécanique. Les chercheurs ont utilisé un microscope à force atomique, qui comporte une sonde sensible pour mesurer la profondeur de la topographie formée par le faisceau d'ions. Des mesures minutieuses étaient importantes pour tester les limites de la technique des faisceaux d'ions. Les installations du NIST ont permis à l'équipe d'entreprendre les deux tâches :fabrication de précision et mesure de précision.
