17 feb. 1999
3 minuten
Onderzoekers in Noorwegen denken dat ze aan de vooravond staan van een oplossing om technische gadgets nog kleiner en krachtiger te maken.
Technische onderdelen kunnen worden geproduceerd met behulp van nanolithografie. Maar dit is niet meer goed genoeg. "We denken dat we moeten overstappen op atomen in plaats van licht", zegt natuurkundige Ingve Simonsen van NTNU.
Een veelgebruikte methode om kleine datacomponenten te maken, is door licht door een masker te sturen, wat een soort filter is. Door het masker aan te passen, kunt u de lichtstraal die door het masker is gegaan zo vormen dat er aan de andere kant een patroon ontstaat.Als het gefilterde licht een oppervlak raakt dat op licht reageert, kun je een patroon op dat oppervlak tekenen. Zo creëer je de minuscule patronen die nodig zijn om ingewikkelde printplaten en microchips te maken. Maar de techniek heeft zijn beperkingen.
Niet precies genoeg
We hebben een probleem wanneer de structuren in het patroon dat we willen creëren vergelijkbaar worden met de golflengte van het licht. Dan zijn de patronen die we met nanolithografie produceren wazig – en daarom nutteloos.Traditioneel hebben we dit probleem opgelost door de golflengte van de lichtbron te verkleinen. Maar als we dat doen, neemt de energie van de lichtdeeltjes – de fotonen – toe.
Nu is echter het punt bereikt waarop we de fotonenergie niet meer kunnen verhogen. Als we dat doen, bouwen de lichtdeeltjes voldoende energie op om de elektronen in de materialen die we gebruiken naar hogere energieniveaus te schoppen. Met andere woorden, het licht ioniseert het materiaal.
Fotonen worden uitgezonden wanneer deze elektronen terugvallen naar hun normale, lagere energieniveau. Helaas vliegen de fotonen alle kanten op, zelfs waar ze niet zouden moeten zijn, wat betekent dat we niet het patroon kunnen creëren dat we willen.
De minimaal haalbare maat voor patronen is momenteel iets meer dan 10 nanometer breed. En dat is niet altijd voldoende.
Voordelen van atomen
Dat brengt ons bij de behoefte aan een nieuwe methode om nog meer minutieuze structuren te creëren. Door neutrale en metastabiele atomen te gebruiken in plaats van licht, kan alle onzin met energieniveaus en onnauwkeurige patronen worden vermeden.
"We geloven dat we patronen kunnen creëren die slechts één nanometer breed zijn", zegt Simonsen. De techniek werkt. In theorie. "Technisch gezien is het in ieder geval mogelijk."
Torstein Nesse promoveerde onlangs bij NTNU, waar hij twee artikelen schreef over de techniek die deel uitmaakten van zijn onderzoekswerk. Zijn artikelen toonden aan dat het mogelijk is om atomen te gebruiken in plaats van licht om nog kleinere patronen op nanoschaal te creëren – althans in computersimulaties. Atomen hebben aanzienlijk minder golflengte dan licht bij dezelfde energie. Deze methode met atomen maakt het mogelijk om kleinere structuren te printen dan met licht.
"We weten nog niet of de techniek in de praktijk zal werken", zegt Simonsen. In de komende experimenten zullen onderzoekers een bundel metastabiele heliumatomen gebruiken om nieuwe patronen te tekenen. Een deel van de uitdaging is nu om materiaal te vinden om op te werken. "We zijn ervan overtuigd dat we dit zullen oplossen", zegt Simonsen.
Anderen lazen ook
