Инженеры революционизируют изготовление нано-изделий литьем из металлического стекла

 


Среди новых путей к дешевой и производительной миниатюризации компьютерных чипов, одним из действенных решений может считаться нано штамповка или литье. Такие технологии требуют изготовления форм и шаблонов с нано точностью. Проблемами здесь являются низкая твердость и долговечность у продукции из кремния, который позволяет получить необходимые конфигурации деталей, а также и большой размер зерна у металлов (обладающих необходимой твердостью), не позволяющий отливать изделия с деталями в нано диапазоне размеров.

Группа исследователей Инженерной Школы «Йельского Университета» обратилась за решением к металлам, известным, как BMG (bulk metallic glasses) или «металлическое стекло». Такие металлы не формируют кристаллической структуры при быстром охлаждении после нагрева. Такие материалы кажутся твердыми, но на самом деле являются чем-то вроде «очень медленно текущей жидкости», не имеющей структуры за пределами атомных уровней. Именно аморфные металлы очень хороши для отливки тонких деталей по мнению авторов исследования, результаты которого опубликованы в журнале Nature. Согласно Джену Шроерсу (Jan Schroers), адъюнкт-профессору металловедения Инженерной Школы, BMG уже известны порядка десяти лет и многие исследователи работают с ними. Успех сопутствовал группе проф. Шроерса, которой удалось решить двоякую задачу – и изготовить шаблоны и осуществить процесс печати. По мнению проф. Шроерса у нового способа очень хорошие перспективы заменить сразу несколько операций в литографической технологии производства компьютерных чипов.

Для того, чтобы получить столь мелкие детали – на уровне наноразмеров, исследователям пришлось решить ряд проблем. Главной трудностью является то, что при переходе к наноразмерам штампы для литья и готовые изделия искажаются силами межмолекулярного взаимодействия.

Ученые обнаружили, что, варьируя комбинациями материалов для шаблона и отливки, можно подобрать такие поверхности двух сред, у которых силы межмолекулярного взаимодействия будут компенсироваться на атомарном уровне. При этом, наилучшим материалом для штампа являются BMG. В качестве материала для отливки исследователи предлагают использовать полимеры. В статье группа описывает процесс изготовления структур с деталями размером вплоть до 13 нм. Ученые предполагают, что возможно изготовление изделий с еще более мелкими деталями, поскольку «разрешение» в этом случае ограничено лишь размерами одиночных атомов аморфных металлов.

Проф. Шроерс считает, что точно так же, как пластмассы были «гвоздем» среди материалов 1960-х годов, BMG – материалы будут модным словом следующего десятилетия. Ученые считают, что метод позволит производить элементы микросхем и биомедицинские датчики.

Финансирование проекта произведено Национальным Фондом научных исследований (National Science Foundation) США.


Источник: NanoNewsNet