O uso de fontes de luz ultravioleta extrema na fabricação de chips integrados avançados foi considerado, mas seu desenvolvimento foi prejudicado devido à escassez de alvos a laser eficientes. Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech) desenvolveram recentemente uma bolha de estanho de densidade extremamente baixa, 'que torna a geração de ultravioleta extrema confiável e de baixo custo. Esta nova tecnologia abre caminho para várias aplicações em eletrônica e mostra potencial em biotecnologia e terapia do câncer.

O desenvolvimento de dispositivos de última geração requer que seu núcleo, chamado de chip de circuito integrado, é mais compacto e eficiente do que os existentes. A fabricação desses chips requer fontes de luz poderosas. O uso de fontes de luz na faixa ultravioleta extrema (EUV) (uma radiação de comprimento de onda extremamente curto) tornou-se popular nos últimos tempos, mas sua geração é desafiadora.

Uma solução é o uso de lasers de alta intensidade:avanços recentes na tecnologia de laser levaram ao desenvolvimento de lasers com maior potência e preços mais baixos. Lasers de alta intensidade implementam plasmas de laser, e sua primeira aplicação prática é a geração de luz EUV para fabricar circuitos integrados de semicondutores. Nesse processo, esses lasers irradiam um 'alvo apropriado, ' e como resultado, um estado de alta temperatura e alta densidade é criado. Deste estado, Luz de 13,5 nm é gerada com alto brilho, que podem ser usados ​​na fabricação de chips integrados. Mas isso não é uma tarefa fácil:o controle da densidade do alvo que pode produzir luz na faixa de EUV tem sido difícil. O estanho foi considerado uma opção, mas seu desenvolvimento foi muito atrasado devido à incapacidade de controlar sua dinâmica.

Para este fim, uma equipe de cientistas, incluindo o professor associado Keiji Nagai da Tokyo Tech e o professor assistente Christopher Musgrave da University College, Dublin, comece a encontrar alvos laser eficientes. Em um estudo publicado em Relatórios Científicos , eles descrevem um novo tipo de material de baixa densidade, que é escalonável e de baixo custo. O professor Nagai diz:"A luz EUV se tornou crucial no mundo de hoje, mas é cara devido ao alto volume de fabricação."

Começar com, os cientistas criaram uma microcápsula revestida de estanho ou 'bolha, 'uma estrutura de densidade muito baixa - pesando apenas 4,2 nanogramas. Por esta, eles usaram eletrólitos de polímero (dissolução de sais em uma matriz de polímero), que atuam como surfactantes para estabilizar as bolhas. As bolhas foram então revestidas com nanopartículas de estanho. O professor Nagai explica, "Produzimos microcápsulas de polieletrólito compostas de poli (4-estireno-sulfonato de sódio) e poli (cloridrato de alilamina) e as revestimos em uma solução de nanopartículas de óxido de estanho."

Para testar o uso desta bolha, os cientistas o irradiaram usando um laser de neodímio-YAG. Esse, na verdade, resultou na geração de luz EUV, que está dentro da faixa de 13,5 nm. Na verdade, os cientistas até descobriram que a estrutura era compatível com fontes de luz EUV convencionais que são usadas para fabricar chips semicondutores. Mas, a maior vantagem era que a eficiência de conversão do laser com a bolha de estanho, uma medida da potência do laser, combinou com o estanho a granel. O professor Nagai explica, "Superar as limitações da dinâmica do estanho líquido pode ser muito vantajoso na geração de luz EUV. Alvos de estanho de baixa densidade bem definidos podem suportar uma ampla gama de materiais, incluindo sua forma, tamanho dos poros, densidade etc. "

O professor Nagai e sua equipe de pesquisa vêm desenvolvendo materiais de baixa densidade para alvos a laser há muitos anos, mas vinham sofrendo limitações com custos de fabricação e produtividade em massa. Agora, a combinação de novos alvos de estanho de baixa densidade feitos de bolhas oferece uma solução elegante para a produção em massa de uma fonte de luz compacta de 13,5 nm a um custo baixo. Além de suas aplicações em eletrônica, O professor Nagai está otimista de que sua nova tecnologia, que consiste em alvos de laser "bolha", poderia ser usada na terapia do câncer. Ele conclui, "Este método pode ser utilizado como uma potencial fonte EUV compacta / de pequena escala, e futuras fontes de feixe quântico, como elétrons, íons, e raios-X, alterando o revestimento para outros elementos. "Com esta oportunidade, O professor Nagai e sua equipe desejam colaborar com grandes instalações de laser no Japão e no exterior.