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研究人员将纳米尺寸的图案切成二维材料

EPFL研究人员已经开发出一种高精度技术,使他们能够将纳米图案雕刻成二维材料。

凭借其开创性的纳米技术,EPFL研究人员实现了不可能。现在,他们可以使用热量来用微型手术刀破坏原子之间的联系。“使用传统的光刻技术来构造二维材料非常困难,这种光刻通常会使用侵蚀性化学物质或加速的带电粒子,例如电子或离子,这会破坏材料的性能,”该学院的研究员兼博士后刘霞说。工程的微系统实验室。“但是,我们的技术使用局部的热和压力'源'来精确地切成二维材料。”

该研究的共同作者安娜·康德·鲁比奥解释说:“我们的技术类似于剪纸艺术,在瑞士这个地区很普遍,但是规模要小得多。” “我们使用热量来修饰基材,使其更加柔软,在某些情况下甚至将其转化为气体。然后,我们可以更轻松地将其雕刻成二维材料。”

尖锐的尖端

Xia Liu,Samuel Howell,Ana Conde Rubio,Giovanni Boero和JürgenBrugger使用了二碲化钼(MoTe 2),这是一种类似于石墨烯的二维材料。它的厚度小于一纳米(或三层原子)。MoTe 2置于对温度变化起反应的聚合物上。Liu解释说:“当聚合物受热时,它会升华,这意味着它会从固态变为气态。”

微工程研究所的研究人员使用了一种称为热扫描探针光刻(t-SPL)的新型纳米级结构化技术,该技术的工作方式类似于原子力显微镜。他们将尖锐的纳米大小的尖端加热到180°C以上,使其与二维材料接触并施加一点力。这导致聚合物升华。然后,一薄层MoTe2破裂而不会损坏其余材料。

小型高效组件

研究人员将能够使用该技术在二维材料中雕刻出极其精确的图案。“我们使用计算机驱动的系统来控制超快的加热和冷却过程以及烙铁头的位置,”另一位合著者Samuel Howell解释说。“这使我们能够预先定义缩进量,以创建用于纳米电子设备的纳米带。”

但是,如此小规模的工作有什么用呢?Liu说:“很多二维材料都是半导体,可以集成到电子设备中。” “这项通用技术将在纳米电子,纳米光子学和纳米生物技术中非常有用,因为它将有助于使电子组件更小,更高效。”

提高准确性

下一阶段的研究将集中于研究更广泛的材料,并找到适用于集成纳米系统的组合。未来的活动还将重新审视悬臂和nanotip的设计,以提高纳米切割性能。

更广泛地讲,微系统实验室的科学家正在寻求开发用于柔性微系统的新一代制造技术。“基于聚合物的微机电系统(MEMS)具有许多潜在的电子和生物医学应用,”JürgenBrugger教授解释说。“但是我们仍处于开发在3D微型系统中设计功能聚合物的技术的早期阶段。” Brugger希望通过专注于模版,印刷工艺,纳米材料的定向自组装以及局部热处理,来突破界限并找到MEMS的新材料和工艺。

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