روش جدید تولید نانوحفره‌ها و کاهش هزینه

پژوهشگران دانشگاه نورث‌وسترن آمریکا، یک فرایند اقتصادی و با عملکرد بالا را برای تولید نانوحفره‌ها ابداع نموده‌اند. این گروه از فرایند ابداعی خود به‌عنوان روشی برای ساخت آشکارسازهای مادون قرمز و لیزرهای بسیار کارامد استفاده می‌کند. در عین حال این روشِ بدون ماسک، دارای دامنه وسیعی از کاربردها از فیلتراسیون تا سلول‌های خورشیدی است.

پژوهشگران دانشگاه نورث‌وسترن آمریکا، یک فرایند اقتصادی و با عملکرد بالا
را برای تولید نانوحفره‌ها ابداع نموده‌اند. این گروه از فرایند ابداعی
خود به‌عنوان روشی برای ساخت آشکارسازهای مادون قرمز و لیزرهای بسیار
کارامد استفاده می‌کند. در عین حال این روشِ بدون ماسک، دارای دامنه
وسیعی از کاربردها از فیلتراسیون تا سلول‌های خورشیدی است.

در قلب این فرایند کم‌هزینه، یک شبکه خودآرا از کره‌های سیلیکایی و
پلی‌استایرنی وجود دارد که همانند آرایه‌ای از لنز‌های الگو‌دهنده عمل
می‌کند. قطر این نانوحفره‌ها با تغییر ساده‌ای در انرژی پرتو UV، تغییر
کرده و تناوب شبکه(فاصله بین حفره‌ها) نیز با تغییر قطر کره‌ها کنترل
می‌شود.

هومن محسنی، مجری پروژه، می‌گوید: “ما می‌توانیم اجزای بسیار یکنواخت و
کوچک‌تر از صدنانومتر را با استفاده از یک منبع پرتو (۲۰۰نانومتر)UV
ـ که هزینه آن در حدود ده هزار دلار است ـ تولید نماییم. هم‌اکنون
دستیابی به این اندازه‌ها تنها با روش‌های نسبتاً گران‌قیمت مانند
لیتوگرافی با پرتو ایکس و نانوحکاکی یا با استفاده از روش‌های
کم‌بازده‌ای مانند لیتوگرافی با پرتو الکترونی و لیتوگرافی بر پایه AFM
امکان‌پذیر است. ”

این پژوهشگران برای الگودهی به نمونه‌ها، بستر پوشیده‌شده ‌با لایه
فوتورزیست را با سوسپانسیونی آبی از کره‌های سیلیکا یا پلی‌استایرن
پوشش می‌دهند. این کره‌ها به‌صورت یک آرایه دو‌بعدی یکنواخت خودآرا
می‌شوند، سپس نمونه با استفاده از وسایل معمول در لیتوگرافی نوری، برای
کسری از ثانیه در معرض پرتو UV قرار می‌گیرد. در این زمان کوتاه،
به‌دلیل اثر تمرکزکنندگی این ذرات کروی، تنها موادی که در فضای خالی
بین کره‌ها هستند، در معرض نور قرار می‌گیرند.

محاسبات نشان می‌دهند که کمربند پرتویی، تابعی بسیار ضعیفی از قطر
کره‌هاست؛ بنابراین این گروه می‌تواند حتی با استفاده از ذراتی با
اندازه‌های کمی متفاوت، الگویی منظم از حفره‌ها به‌ دست آورد.

پس از کامل‌‌ شدن مرحله پرتودهی، نمونه به مدت ۳۰ ثانیه در
هیدروفلوئوریک اسید فرو برده می‌شود ‌و در نتیجه کره‌های سیلیکایی حذف
می‌شوند. ذرات پلی‌استایرن نیز با استفاده از امواج صوتی(سونیکیشن) جدا
می‌شوند. پس از آن نمونه‌ها در محلول AZ-300 MIF به مدت ۳۰ ثانیه
نگهداری و پس از آن در آب مقطر شسته ‌و در نهایت در نیتروژن خشک
می‌شود.

این محققان نتایج کار خود را در مجلهNanotechnology منتشر کرده‌اند.