استفاده از فلزات بی‌شکل در ساخت نانوابزارها

یافتن یک فرایند مقرون به صرفه و قالب کنترل برای تولید تراشه‌های رایانه‌ای با
دانسیته بالاتر در مقیاس نانو، یک چالش است. یکی از روش‌های این کار، ایجاد
ابزارهای نانومقیاس به روش مهرزنی یا قالب‌گیری است. اما این کار نیازمند مهرها
یا قالب‌هایی که دارای ساختارهای نانومقیاس باشند. با وجودی که قالب‌های مبتنی
بر سیلیکون ساختارهای نسبتاً کوچکی را ایجاد می‌کنند، اما این قالب‌ها زیاد
بادوام نیستند. فلزات بادوام‌تر هستند، اما اندازه دانه‌های ساختار درونی آنها
اجازه ایجاد جزئیات نانومقیاس را روی سطح آنها نمی‌دهد.

بر خلاف بیشتر فلزات، «فلزات بی‌شکل» که به نام شیشه‌های فلزی توده‌ای (BMGs)
نیز نامیده می‌شوند، زمانی که پس از گرم شدن به سرعت سرد شوند، ساختارهای بلوری
تشکیل نمی‌دهند. با وجودی که این مواد جامد به نظر می‌رسند، اما بیشتر شبیه
مایعاتی هستند که با سرعتی بسیار کم جریان داشته و در سطح اتمی هیچ ساختاری
ندارند. این ویژگی آنها را به مواد ایده‌آلی برای قالب‌گیری جزئیات بسیار کوچک
تبدیل می‌کند.

بنا بر گفته شروئرز از دانشکده مهندسی و علوم کاربردی، بیش از یک دهه است که
محققان روی BMGs تحقیق می‌کنند. «بالاخره ما توانستیم از ویژگی غیرعادی آنها
برای تغییر فرایند ساخت قالب‌ها و همچنین تولید مهرها استفاده نماییم. این
فرایند قابلیت استفاده به جای چندین مرحله لیتوگرافی در تولید تراشه‌های رایانه‌ای
را دارد.»

شروئرز می‌گوید BMGها در دماهای کمی بالا خم‌پذیری پلاستیک‌ها را دارند، اما در
دماهای عادی از فولاد یا فلزات دیگر محکم‌تر و فنری‌تر هستند.

شروئرز ادامه می‌دهد: «حال می‌توانیم قالب‌هایی درست کنیم که بسیار اطمینان‌پذیرتر
و بادوام‌تر از قالب‌های ساخته شده از سیلیکون بوده و توسط اندازه دانه‌ها که
در بسیاری از فلزات وجود دارند، محدود نمی‌شوند.»

در حالی که «پلاستیک‌ها» در دهه ۱۹۶۰ میلادی به کلمه‌ای بسیار پراستفاده تبدیل
شدند، شروئرز می‌گوید: «ما فکر می‌کنیم کلمه BMGs در دهه آینده یک لغت بسیار
معروف خواهد بود و نقش کلمه پلاستیک‌ها در دهه ۶۰ را بر عهده خواهند گرفت ».