В недавно опубликованном исследовании группа исследователей с факультета материалов Оксфордского университета во главе с Харишем Бхаскараном, профессором прикладных наноматериалов, описывает прорывной подход, позволяющий извлекать отдельные нанопроволоки из подложки для выращивания и размещать их практически на любой платформе с субмикронной точностью.
Инновационный метод использует новые инструменты, в том числе ультратонкие нити из полиэтилентерефталата (ПЭТ) с заостренными наноразмерными наконечниками, которые используются для захвата отдельных нанопроводов. В этом мелком масштабе адгезия ван-дер-Ваальса (крошечные силы притяжения, возникающие между атомами и молекулами) заставляет нанопроволоки "прыгать" в контакт с наконечниками. Затем нанопроволоки переносятся на прозрачный эластичный штамп в форме купола, установленный на предметном стекле. Затем этот штамп переворачивается вверх дном и выравнивается с чипом устройства, после чего нанопроволока аккуратно наносится на поверхность.
Нанесенные нанопроволоки обладали сильными адгезионными свойствами, оставаясь на месте даже при погружении устройства в жидкость. Исследовательская группа также смогла разместить нанопроволоки на хрупких подложках, таких как ультратонкие 50-нанометровые мембраны, продемонстрировав деликатность и универсальность технологии штамповки.
Кроме того, исследователи использовали этот метод для создания оптомеханического датчика (прибора, использующего лазерный свет для измерения вибраций), который был в 20 раз чувствительнее существующих устройств на основе нанопроводов.
Нанопроволоки, материалы с диаметром в 1000 раз меньшим, чем человеческий волос, и удивительными физическими свойствами, могут обеспечить значительные достижения во многих различных областях, от сборщиков энергии и датчиков до информационных и квантовых технологий. В частности, их крошечный размер мог бы позволить разрабатывать транзисторы меньшего размера и миниатюрные компьютерные чипы. Однако основным препятствием для реализации всего потенциала нанопроводов была невозможность точно расположить их внутри устройств.
Большинство технологий изготовления электронных устройств не выдерживают условий, необходимых для получения нанопроводов. Следовательно, нанопроволоки обычно выращиваются на отдельной подложке, а затем механически или химически переносятся в устройство. Однако во всех существующих технологиях переноса нанопроводов нанопроволоки размещаются случайным образом на поверхности чипа, что ограничивает их применение в коммерческих устройствах.
Студент DPhil Утку Эмре Али (факультет материалов), который разработал методику, сказал: "Этот новый процесс сборки с возможностью выбора места позволил нам создать первые в своем роде устройства в области нанопроводов. Мы считаем, что это позволит недорого продвинуть исследования нанопроводов, позволяя пользователям интегрировать нанопроволоки с существующими платформами на чипе, будь то электронными или фотонными, открывая физические свойства, которые до сих пор были недостижимы. Кроме того, этот метод может быть полностью автоматизирован, что делает реальным полномасштабное изготовление высококачественных чипов, интегрированных в нанопроволоки.'
Профессор Хариш Бхаскаран (департамент материалов) добавил: "Этот метод легко масштабируется на большие площади и дает возможность использовать нанопроволоки в устройствах, изготовленных на любой подложке и с использованием любого процесса. Это то, что делает эту технику такой мощной.'
Комментарии