تولید نانوساختارهای فلزی با لیتوگرافی تابش الکترونی

گروهی از محققان آلمانی روش جدیدی برای استفاده از تابش الکترونی متمرکز در تولید نانوساختارهای تمیز آهن به‌روش لیتوگرافی ابداع کرده‌اند.

تولید برخی از نانوساختارها در مقیاس صنعتی
انجام شده است، با این حال ساخت کنترل‌شده نانوساختارها با شکل و ترکیب
شیمیایی دلخواه همچنان یک چالش در فناوری نانو محسوب می‌شود. به‌‌نظر می‌رسد
تابش الکترونی منتشر شده از میکروسکوپ‌های الکترونی می‌تواند ابزار مناسبی
برای این کار باشد. با این حال شرایط خاص میکروسکوپ‌های الکترونی استفاده
از این تابش‌ها را محدود کرده است. از آنجایی که بسیاری از میکروسکوپ‌های
الکترونی در خلأ بالا کار می‌کنند، رسوب‌دهی ناخواسته گازها و همچنین
نگهداری نمونه‌ها در این شرایط مشکلاتی را ایجاد می‌کند.

حال گروهی از محققان آلمانی روش جدیدی برای استفاده از تابش الکترونی
متمرکز در تولید نانوساختارهای تمیز آهن به‌‌روش لیتوگرافی ابداع کرده‌اند.

هوبرتوس مارباچ، یکی از محققان Universität Erlangen-Nürnberg می‌گوید: «ما
یک فرایند دومرحله‌ای برای ایجاد موضعی نانوساختارهای آهن روی یک بستر
اکسید سیلیکونی ۳۰۰ نانومتری تجاری در دمای اتاق ارائه داده‌ایم. در مرحله
اول سطح مورد نظر با استفاده از یک تابش ۳ نانومتری الکترونی به‌‌صورت
موضعی فعال می‌شود. مرحله دوم شامل افزودن یک پیش‌ماده آلی-فلزی به سطح
فعال شده است که تجزیه شده و به‌‌صورت کاتالیزوری نانوبلورهای آهن خالص را
در محل فعال‌شده تولید می‌کند؛ این فرایند تا زمانی که افزودن پیش‌ماده قطع
نشود، ادامه می‌یابد».

جنبه جدید این کار فعال‌سازی شیمیایی موضعی یا به عبارت دیگر فعال‌سازی
کاتالیزوری یک سطح اکسیدی است. محققان از این فرایند برای تجزیه موضعی
مولکول‌های پیش‌ماده جذب شده و سپس تولید نانوساختارها با یک تابش الکترونی
استفاده کرده‌اند. این فرایند را می‌توان در زمره فراوری‌های القاشده با
تابش الکترونی متمرکز یا FEBIP قرار داد که در آن از تزریق یا حذف الکترون‌ها
برای آغاز فرایندهای شیمیایی همانند ایجاد یا شکستن پیوند استفاده می‌شود.
 

نقطه آغازین این تحقیق رسوب‌دهی القاشده با
تابش الکترونی یا EBID بود که یکی از حالت‌های FEBIP محسوب می‌شود. در این
روش با استفاده از یک تابش الکترونی متمرکز، مولکول‌های یک پیش‌ماده که روی
سطح جذب شده است به‌‌صورت موضعی تجزیه شده و رسوبات غیرفراری روی سطح ایجاد
می‌شود. محققان برای جلوگیری از پیچیدگی‌های ناشی از رسوب‌دهی مولکول‌های
گاز، این فرایند را در خلأ بسیار بالا (UHV) انجام دادند. این امر موجب
ایجاد رسوباتی با خلوص بسیار بالا گردید.

یکی از چالش‌های این فرایند سرعت پایین نوشتن است که شاید بتوان با استفاده
از ابزارهای چندتابشی این مشکل را حل کرد.

جزئیات این تحقیق به صورت آنلاین در Angewandte Chemie International
Edition منتشر شده است.