Kirjoittaminen elektronisäteellä nyt hopealla

Kiinnostaako kirjoittaminen? // Helppoja kirjoitusharjoituksia (Saattaa 2019).

Anonim

Kun kyseessä on erittäin hieno, tarkka ominaisuus, skannauselektronimikroskooppi (SEM) on vertaansa vailla. Keskitetty elektronisuihku pystyy tallentamaan monimutkaisia ​​ominaisuuksia suoraan alustalle yhdellä askeleella (Electron-Beam-Induced Deposition, EBID). Vaikka tämä on vakiintunut tekniikka kultaa, platinaa, kuparia ja muita metalleja varten, suoran elektronin säteen kirjoittaminen hopeaa jäi vaikeuksitta. Jalometalli hopea kuitenkin lupaa erityisesti kiinnostavia potentiaalisia sovelluksia tietotekniikan nanooptikoissa. Ensimmäisen kerran HZB: n ja Sveitsin Materiaalitekniikan ja -teknologian (EMPA) tieteenalayksiköt ovat onnistuneesti saavuttaneet EBID: n hopea-nanokiteiden paikallisen laskeuman.

Tulokset on nyt julkaistu American Chemical Societyn ACS Applied Materials Interfaces -lehdessä.

Tyypillisten hopeayhdisteiden kemia on erittäin haastava. Ne ovat vaikeita haihtua ja ovat erittäin reaktiivisia. Ruiskutusyksikön lämmityksen aikana ne pyrkivät kemiallisesti reagoimaan säiliöseinien kanssa. Ne pitkin reittiä säiliöstä neulan kärkeen, nämä yhdisteet jäätyvät uudelleen pienimmän lämpötilan pudotuksen ja estävät putken. "Se vie paljon aikaa ja vaivaa suunnitella uusi injektioyksikkö ja löytää sopiva hopeayhdistelmä", kertoo HZB-fyysikko Dr. Katja Höflich, joka teki kokeita osana Helmholtzin postdoktorin apurahaa EMPAssa. "Lopulta onnistuttiin. Yhdistelmä hopea-dimetyylibutyraatti pysyy stabiilina ja hajottaa vain elektronisäteen kohdalla." Höflich ja hänen kollegansa käyttivät EBID-menetelmää luoden terävästi määritellyt pienikokoisten hopeakangasalueet ensimmäistä kertaa.

Kirjoittaminen elektronisuihkulla

Periaate toimii seuraavasti: pieniä määriä edeltäjäyhdistettä - tyypillisesti metalli-orgaanista yhdistettä - injektoidaan SEM: n tyhjökammioon näytteen pinnan lähelle neulaa käyttäen. Kun elektronisäde osuu näytepintaan, prekursorimolekyylit hajoavat ja niiden haihtumattomat aineosat sijoitetaan paikoilleen. Elektronisuihku voi liikkua kynällä substraatin yli luoda halutut ominaisuudet. Monien esiasteen aineiden kohdalla tämä toimii jopa kolmessa ulottuvuudessa.

Valmistetuilla hopea nanorakenteilla on huomattavia optisia ominaisuuksia: näkyvä valo voi herättää metallien vapaat elektronit osaksi värähtelyiksi, joita kutsutaan plasmoneiksi. Plasmoneja seuraa äärimmäinen valaistus. Pinnan koostumuksesta voidaan saada tietoa tämän hajaantuneen valon väristä ja voimakkuudesta. Tätä vaikutusta voidaan käyttää Raman-spektroskopiassa sellaisten spesifisten molekyylien sormenjälkien havaitsemiseksi, jotka sitoutuvat hopeapintaan - yhden molekyylin tasoon asti. Näin ollen hopea nanorakenteet ovat hyviä ehdokkaita räjähteiden tai muiden vaarallisten yhdisteiden antureina.

Lisäsovellukset ovat mahdollisia tulevassa tietotekniikassa: monimutkaiset hopea nanorakenteet voivat muodostaa perustan puhtaasti optiselle tietojenkäsittelylle. Tämän toteuttamiseksi prosessi on puhdistettava siten, että monimutkaiset piirteet voidaan kirjoittaa suoraan jo mahdollisiksi muille esiasteyhdisteille.

menu
menu