p Um preciso, O método sem produtos químicos para gravar recursos em nanoescala em wafers de silício foi desenvolvido por uma equipe da Penn State e da Southwest Jiaotong University e da Tsinghua University na China. p Na litografia padrão, um filme fotossensível é depositado em uma pastilha de silício e um padrão chamado máscara é usado para expor certas partes do filme. Então, produtos químicos - como uma solução de hidróxido de potássio - gravam padrões no silício. Outras etapas são necessárias para alisar a superfície rugosa.

p Os pesquisadores da Penn State e da Southwest Jiaotong University desenvolveram um sistema totalmente diferente, sem produtos químicos e sem máscara, processo de uma etapa. Eles esfregaram levemente a ponta arredondada de sílica de um instrumento chamado microscópio de sonda de varredura em um substrato de silício - a base de material normalmente usada para fazer dispositivos eletrônicos. Quando exposto ao vapor de água no ar, a camada superior de silício forma ligações com a ponta da sonda de varredura, e uma única camada de átomos desliza conforme a sonda se move através do silício. Como os átomos abaixo não participam da reação química, eles estão completamente intactos.

p "É realmente uma ideia única, "disse Seong Kim, professor de engenharia química, Estado de Penn. "É uma chamada reação triboquímica. Ao contrário das reações químicas causadas pelo calor, campos de luz ou elétricos, que são amplamente estudados, as reações químicas estimuladas mecanicamente são menos compreendidas. "

p O mecanismo de remoção é iniciado quando o silício é exposto ao ar e a camada atômica superior dos átomos de silício reage com as moléculas de água para fazer ligações silício-oxigênio-hidrogênio. Em seguida, a superfície de óxido de silício da ponta forma uma ligação óxido de silício-silício com a superfície do substrato sob a força de cisalhamento da ponta móvel. Isso facilita a remoção do átomo de silício da superfície superior do substrato.

p Pessoas na nanofabricação que estão tentando reduzir o tamanho dos recursos do dispositivo para dimensões em escala atômica podem achar esta técnica útil, Kim acredita.

p "A gravação de camada atômica pode fornecer a resolução de profundidade que as pessoas gostariam de obter sem o uso de camadas sacrificiais e produtos químicos agressivos, " ele disse.

p Este tipo de método de padronização é muito lento para microfabricação agora, Kim reconheceu. Contudo, pesquisadores poderiam usá-lo para criar uma plataforma para testar dispositivos eletrônicos e microeletromecânicos com recursos na escala de Angstrom ou de um átomo, muito menor do que os dispositivos atuais. Pelo menos uma empresa, IBM, fez experiências com várias matrizes de sondas que podem levar a padrões de dispositivos em grande escala.

p "Nosso processo pode ser combinado com o processo de expansão, "Kim disse." Esta é a parte científica inicial. Assim que vermos a ciência, muitas possibilidades podem ser exploradas. Por exemplo, achamos que essa técnica funcionará com outros materiais além do silício. "

p Os pesquisadores descrevem sua técnica em Nature Communications em um artigo intitulado "Nanofabricação de superfície de silício com uma única camada atômica de precisão por meio de reações mecanoquímicas."