Наноиглы из различных материалов находят множество применений, например, в сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ) или приборах, использующих автоэлектронную эмиссию. От остроты иглы сильно зависит качество работы устройств: в первом случае она влияет на разрешение, во втором – на эффективность эмиссии электронов. Большое значение имеет также отношение толщины иглы к ее диаметру.
Исследователи из США предложили интересный метод получения металлических наноигл и их массовов. Схематически процесс изображен на рисунке 1. Сначала на кварцевую пластину напыляется 25нм-слой хрома. Напротив нее на расстоянии несколько сотен нанометров помещается кремниевая пластина, покрытая слоем оксида. Далее кварцевая пластина освещается лазерным импульсом продолжительностью 20 нс, что приводит к плавлению металла.
Электронная микроскопия показала, что после описанной процедуры на поверхности обеих пластин обнаруживаются массивы наноигл (рис. 2). Самые острые имеют диаметр острия около 10 нм при длине более 180 нм. Размеры, форма и расположение игл произвольны, однако авторы отмечают, что это можно исправить путем отработки технологии.
Процесс формирования игл авторы видят следующим образом (рис. 3). Мошный лазерный импульс расплавляет и испаряет хром с кварцевой пластины. Тот в свою очередь конденсируется на расположенной напротив подложке SiO2. Из-за различий в работах выхода электронов хрома и оксида кремния пластины заряжаются. Под действием электростатического притяжения расплавленный хром образует мостики между пластинами. При застывании расплава и разделении пластин мостики разрушаются и получаются наноиглы.
Работа «Fabrication of high aspect ratio metal nanotips by nanosecond pulse laser melting» опубликована в журнале Nanotechnology.
