supermaterialer bloghoved

Mona Lisa printet med 2.5 million DPI - på 5 minutter

Science Fiction? Ja, minus "Fiction".

Det er ganske enkelt vanvittigt at overvære.

På blot 5 minutter har vores nye postdoc Nolan skrevet et 12 * 16 mikrometer stort (eller småt) billede af Leonardo da Vincis ikoniske mesterværk, med en pixelstørrelse på 10 nm. Det svarer til 2.5 million DPI (dots per inch) - en anelse mere end din inkjet printer. En rød blodcelle er ca 10 mikrometer stor. Et hår er ca. 50 mikrometer i diameter.

Vores helt nye supermaskine er en Nanofrazor Scholar fra Heidelberg Instruments, som jeg og især min kollega, Tim Booth, har kæmpet for at anskaffe siden vi hørte om den for år tilbage. Den bruger en lynhurtig nanotip, der kan varmes og køles af på mikrosekunder til at tegne mønstre i polymerfilm. Denne kan vi derefter overføre til andre materialer. Her viser Nolan Lasseline, vores nye postdoc i DTU Fysiks NANOMADE sektion, hvordan han kan tage en billedfil og skrive den med 6 milliarder DPI - en absurd opløsning - på under 5 minutter.

For mig som har 30 års erfaring med nanolitografi (mindst 10 forskellige slags), er det næsten ikke nok at knibe sig i armen. Systemet er bygget over princippet for et såkaldt Atomic Force Microscope (AFM), der med udgangspunkt i en række opfindelser lavet i et bizart og innovativt IBM projekt (Millipede) for mange år tilbage, har resulteret i at noget sådant kan lade sig gøre. Hvis man er lidt nørdet kan man se mere på youtube. Tippen scanner hen over overfladen og kan vippe ned og ramme polymerfilmen, samtidigt med at den varmes op til en så høj temperatur, at polymeren fordamper. Dette laver stort set ikke slid på tippen, og polymeren er væk. Rent og smukt og nemt og elegant. Mønsteret i polymeren kan så overføres til underlaget (f.eks. grafen eller et andet 2D materiale :D ) ved en ætse proces, hvor polymeren spiller rollen som maske. Som man kan se i illustrationen nedenfor er det "closed-loop", dvs at mønsteret tegnes og checkes af samme tip, lynhurtigt, så man med det samme kan se om tingene går som de skal. Og som man kan se i videoen ovenfor, går det fremragende. Ja, vi kan snart sagt ikke få armene ned!

Illustration: https://heidelberg-instruments.com/key-features/thermal-scanning-probe-l...

Fra et videnskabeligt synspunkt er den største nyhed at man kan lave 3D mønstre. Sædvanlig nanolitografi er oftest "sort/hvid" forstået sådan at der enten er et mønster eller også ikke. At lave "gråtoner" - dvs frit at kunne tegne konturer med nanometer kontrol er ikke noget vi normalt tænker på, for det er bare umuligt at gøre ordentligt. Fra idag er det anderledes. Nanofrazor systemet kan tegne mønstre der har fri variation af højden. Det har nogle utroligt spændende muligheder når man kan gøre det på nanoplan - ting som vi har afskrevet forlængst, men som vi nu kan tage fat på. Blandt andet regner vi med at udvikle helt nye måder at styre elektroners opførsel i nanomaterialer, fordi højde-kontrollen giver os mulighed for at lave "gates" - kapacitorer der definerer det lokale elektriske felt - med variabel højde.

Nolan er ekspert i systemet fra sin PhD ved ETH Zurich i Schweiz (se for eksempel hans artikel i Nature), og er nu kommet hertil landet med en frisk Villum Experiment bevilling hvor han skal lave "Quantum Soap Bubbles". Man kan roligt sige at han "hits the ground running". I hans projekt er det helt afgørende at have fuld 3D kontrol over de mønstre der skrives i nanomaterialerne. Det vil jeg skrive mere om - en anden gang.

Den fantastiske maskine er indkøbt med støtte fra Novo Nordisk Fonden og BIOMAG Grand Challenge projektet, som vores kollega Nini Pryds (DTU Energi) er leder af, så stort tak til NNF for det!

Peter Bøggild er professor i nanoteknologi på DTU. På bloggen Supermaterialer skriver han om stort, småt og tusind gange mindre.
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten