Termochemiczna nanolitografia: co Mona Lisa ma wspólnego z elektroniką?

Termochemiczna nanolitografia (TCNL) to ciekawa technologia, która daje nadzieję, na precyzyjne dostosowywanie własności, na przykład przewodnictwa, takich materiałów jak grafen. Mikroskopijnych rozmiarów replika obrazu Mona Lisa, która powstała w Georgia Institute of Technology to dopiero początek, taka demonstracja możliwości.

Leonardo byłby z pewnością dumny z takiego mini arcydzieła, aczkolwiek sam obraz jest monochromatyczny. Pojedynczy piksel ma rozmiar 125 nanometrów co przy informacji o rozmiarze obrazu około 30 mikrometrów (dla porównania włos ludzki jest dwa do czterech razy grubszy) pozwala nam ocenić rozdzielczość obrazu na około 320 x 240 pikseli (zakładamy, że 30 um to szerokość). To jeszcze nie Full HD, ale monitory kiedyś też zaczynały od takich parametrów.

By osiągnąć tak dużą precyzję, a zarazem zmienić własności chemiczne podłoża w celu uzyskania „kolorów”, w tym przypadku zawierało ono grupy aminowe, zastosowano mikroskop sił atomowych połączony ze specjalną „lutownicą”. To może nie najbardziej fortunne określenie, ale chodzi o fakt, iż dany piksel był podgrzewany, a im wyższa była temperatura tym obraz był w danym miejscu jaśniejszy. Kluczowym elementem w tym przypadku jest ograniczenie zmian chemicznych w materiale w wyniku podgrzewania materiale do niewielkiej przestrzeni. W tym przypadku był to rozmiar piksela równy 125 nm.

Mapa termiczna, czyli informacja jak bardzo należało podgrzać powierzchnię, na której pojawił się obraz i wynik „malowania”, 30 um obraz Mona Lisy.

Kierująca projektem Jennifer Curtis spodziewa się, że technologia TNCL pozwoli na precyzyjne manipulowanie fizycznymi i chemicznymi własnościami innych materiałów. Na przykład przewodnictwem grafenu. To jedno z wielu zastosowań, które mogą rozciągać się na „dziedzinę nanoelektroniki, optoelektroniki i bioinżynierii”.

30 mikrometrów to bardzo niewiele, choć w epoce 1000 razy mniejszych tranzystorów, nie robi wrażenia. Dla przypomnienia jednak - porównywalną skalę miały tranzystory w procesorach Intel 4004 sprzed ponad 40 lat.

Możemy także puścić wodze fantazji i wyobrazić sobie nanomuzea, które przechowują arcydzieła z całej historii naszej cywilizacji na niewielkiej przestrzeni. Taka dokumentacja naszej kultury, ale i wiedzy, mogłaby być powielana wielokrotnie. A co dalej? Wymyślcie sami.

Źródło: Georgia Institute of Technology, cpu-zone.com (zdjęcie Intel 4004)