ساخت یک افزاره جایگذاری با دقت زیرنانومتر

یکی از اصلی‌ترین موانعی که‌امروزه در برابر فناوری‌نانو وجود دارد نبود افزاره‌های مؤثر برای ساخت و مشخصه‌یابی ساختارهای نانومقیاس است. برای پیشرفت در این زمینه، دانشمندان نیاز به توانایی کنترل مکان یک سیستم مکانیکی با دقت زیرنانومتری روی یک محدوده حرکتی چند میلی‌متری دارند. هم‌اکنون یک گروه فرانسوی با توسعه یک سیستم نانوجایگذاری دو‌بعدی که می‌تواند این کار را انجام دهد یک قدم مهم در این راستا برداشته‌اند.

یکی از اصلی‌ترین موانعی که‌امروزه در
برابر فناوری‌نانو وجود دارد نبود افزاره‌های مؤثر برای ساخت و مشخصه‌یابی
ساختارهای نانومقیاس است.

برای پیشرفت در این زمینه، دانشمندان نیاز به توانایی کنترل مکان یک سیستم
مکانیکی با دقت زیرنانومتری روی یک محدوده حرکتی چند میلی‌متری دارند. هم‌اکنون
یک گروه فرانسوی با توسعه یک سیستم نانوجایگذاری دو‌بعدی که می‌تواند این
کار را انجام دهد یک قدم مهم در این راستا برداشته‌اند.

علاوه ‌بر این، این وسیله جدید، که براساس یک حسگر تداخل‌سنجی و یک بورد
اپتوالکترونیکی می‌باشد، می‌تواند در میکروسکوپ‌های نیروی اتمی یا چیدمان‌های
لیتوگرافی استاندارد مورد استفاده واقع شود.

در حالی که وسایل پیشرفته زیادی می‌توانند روی یک محدوده میلی‌متری با
تفکیک نانومتری حرکت کنند، تکرارپذیری و دقت عرضی آنها هنوز هم از ده‌ها
نانو بزرگ‌تراست. محدودیت اصلی این افزاره‌ها ناشی از نقص‌های مکانیکی است
که در حین حرکت پیش می‌آید. در حقیقت، بهترین افزاره جایگذاری که تا به‌امروز
ساخته شده‌است دارای دقتی در حدود nm100 می‌باشد. این مسئله در آینده نزدیک،
با کوچک‌تر‌‌شدن افزاره‌ها می‌تواند به یک مشکل فنی جدی به خصوص در تکنیک‌های
فوتولیتوگرافی تبدیل شود.

لوک چاساگنه از دانشگاه ورسایلس ساینت–کونتین و همکارانش یک افزاره
نانوجاگذاری با محدوده جابه‌جایی بزرگ ساخته‌اند که به نگهدارنده نمونه
اجازه می‌دهد تا با دقت نانومتری روی یک محدوده چند میلی متری حرکت کند –
چیزی که قبل از این به سختی امکان‌پذیر بود.

این وسیله از یک بورد سیستم اپتوالکترونیکی استفاده می‌کند تا مکان یک آینه
متحرک را با دقت زیرنانومتری کنترل کند. اطلاعات موجود در موقعیت آینه با
مقایسه فازهای باریکه‌های اپتیکی که وارد تداخل‌سنج شده و از آن خارج می‌شوند
استخراج می‌گردد. دو مرحله انتقال که در هر دو راستای x و y کار می‌کنند،
نیز وجود دارد.

مرحله اول شامل دو موتور خطی است که می‌تواند در محدوده mm50 با قدرت تفکیک
nm10 حرکت کند. مرحله دوم از یک محرک پیزوالکتریک دو‌بعدی تشکیل شده‌است که
می‌تواند در محدوده μm15 با قدرت تفکیک زیرنانومتری حرکت کند. چاساگنه
توضیح می‌دهد که مرحله دوم کاستی‌های موجود در زمان واقعی موتورها و کوپل
کردن دقت اطمینان آنها را جبران می‌کند.

محققان می‌گویند که این سیستم برای تمامی انواع فرایندهای ساخت نانو، از
بالا به پایین یا از پایین به بالا، و هر کاربرد دیگری که به
فناوری‌نانومربوط می‌شود، می‌تواند مفید باشد.

این محققان کار خود را در Measurement Science and Technology گزارش
کرده‌اند.