Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1. Схема основного процесса НИЛ
Рис. 2. Структуры Т-образной формы (а) и изолированные запечатанные каналы (б) из полиметилметакрилата на кремние, вид под углом 450
Рис. 3. а) Чешуйки крыльев бабочки Ancyluris meliboeus, вид сверху, шкала — 10 mм; б) Подобные структуры на поверхности поликарбоната, вид сверху, шкала — 1 mм
Рис. 4. Микроструктура листьев Hygroryza aristata (a’) и риса (б’); подобные искусственные структуры на поверхности поликарбоната (а, б). Шкала на рис. а’ и б’составляет 20 mм и 10 mм, соответственно

STRF: Технологии за семью нанопечатями

Ключевые слова:  наноимпринтинга, нанотехнологии, периодика

Автор(ы): Инесса Изделиева

Опубликовал(а):  Никитина Елизавета Александровна

02 сентября 2009

Людей древних эпох вдохновляли большие размеры. Подтверждение тому — семь чудес света, которые все были гигантскими сооружениями. С развитием науки и технологий человечеству открылась красота микромира. Исследователи не просто вдохновляются секретами природы, но реализуют благодаря им прикладные задачи, в частности, придают материалам совершенно уникальные свойства с помощью технологии наноимпринтинга.

Производство искусственных микроструктур стало возможным благодаря изобретению во второй половине прошлого века техники фотолитографии. Эта магистральная технология дала начало бесчисленным полупроводниковым и электронным устройствам, значительно изменившим наш образ жизни. Однако по мере того как тенденция к миниатюризации продолжала стимулировать разработку всё новых поколений устройств, фотолитография достигла естественного предела, обусловленного дифракцией света. По аналогии с фотолитографией были изобретены новые методы, такие как литография с освещением далёким ультрафиолетом и электронно-лучевая литография, которые позволяли создавать нанометровые структуры. Однако эти методы чрезвычайно дороги для использования в массовом производстве, тут необходим совершенно иной подход.

Наноимпринт-литография (НИЛ) предлагает необычную альтернативу для производства наноструктур. Этот метод был разработан около 15 лет назад и сегодня широко используется как академическими учёными, так и в исследовательских центрах компаний. В 2003 году Массачусетский технологический институт включил НИЛ в список десяти недавно появившихся технологий, которые в будущем способны изменить мир. Уже сегодня целый ряд компаний использует НИЛ в промышленном производстве.

Концепция наноимпринтинга очень проста и во многом напоминает классическую технику горячего тиснения полимеров (см. рис. 1). Резист из термопластичного полимера наносится на плоскую поверхность субстрата и нагревается выше его температуры стеклования (Тс). Затем сверху под давлением опускается жёсткая печать с микро- или наноразмерным рельефным рисунком. Образец охлаждается ниже Тс полимера, после чего давление снимается. Подвергшаяся такому воздействию полимерная плёнка запечатлевает полную реплику печати. При другом подходе используются УФ-отверждающийся резист и прозрачная кварцевая печать, что даёт возможность осуществлять процесс «запечатления» (импринтинга) при комнатной температуре. Вследствие того, что печать не может полностью вытеснить полимер, его тонкий остаточный слой всегда остаётся между печатью и субстратом. В тех приложениях, для которых наличие остаточного слоя нежелательно, он убирается реактивным ионным травлением (РИТ). Конечно, печать для НИЛ должна быть предварительно изготовлена каким-либо другим литографическим процессом. Однако как только она сделана, её можно многократно использовать для воспроизведения рельефного рисунка шаблона. Процесс НИЛ не требует никаких хрупких оптических элементов, поэтому оборудование для производства стоит на порядок меньше, чем в конкурентных методах. Стоит также отметить, что НИЛ была разработана как литографическая техника нового поколения, но она также широко использовалась как метод создания сложных наноструктур на поверхности. Чтобы отличить это конкретное приложение от литографического процесса, мы будем называть его технология наноимпринта.

Технологию наноимпринта совершенствуют учёные из Института исследования и технологии материалов (Institute of Materials Research and Engineering) в Сингапуре, которые выявили, что напечатанные структуры могут быть гораздо более сложными, чем простая реплика печати, и разработали уникальные процессы изготовления сложных трёхмерных микро- и наноструктур путём комбинирования печатей с различным рисунком. Так на поверхности кремния были получены структуры Т-образной формы из полиметиметакрилата (ПММА) (см. рис. 2, а), которые могут быть использованы для разделения пикселей в дисплеях нового поколения со сверхвысоким разрешением. С помощью того же подхода были изготовлены и изолированные запечатанные каналы из ПММА (см. рис. 2, б), которые находят применение в наножидкостных устройствах.

Научный сотрудник Института исследования и технологии материалов Максим Кирюхин рассказал STRF.ru, что вдохновило учёных на создание технологии наноимпринта:

— Создание микро- или наноструктур на поверхности субстрата не только изменяет его топографию, но может существенно модифицировать свойства вещества. И в этой сфере мы всё ещё лишь внимательные ученики самого мудрого из профессоров — Природы. Блестящие и яркие крылья бабочек выкрашены во все цвета радуги безо всяких красок; гекконы, не смазывая свои лапки клеем, умеют резво бегать по отвесным стенам и потолкам; листья некоторых растений очищают себя и отталкивают капельки воды безо всякой химической обработки. Всё это стало возможным благодаря удивительной иерархически-структурированной топографии биологических объектов.

Создавая аналогичные перечисленным природным объектам структуры, мы преуспели в управлении свойствами самых обычных полимеров без изменения их химической природы. Посмотрим на внутреннюю структуру чешуек крыльев бабочки Ancyluris meliboeus (см. рис. 3, а), они состоят из рядов наклонённых кутикул субмикронного размера, на которых происходит многократная дифракция и интерференция падающего света, что и придает бабочкам их яркую окраску. Методом наноимпринтинга можно создать на поверхности поликарбоната ряды столбиков и, применив горизонтальное усилие сдвига, вызвать их дружное падение набок (см. рис. 3, б). В результате бесцветный до того полимер также окажется окрашен в яркие радужные цвета.

Водоотталкивающие свойства листьев Hygroryza aristata и анизотропная смачиваемость листьев риса обусловлены сложной иерархической структурой их поверхности (см. рис. 4, a’- б’). Обе структуры были успешно воспроизведены на поверхности полистирола с помощью метода, который мы назвали методом последовательного импринтинга (см. рис. 4, а - б). При этом в первом случае значительно увеличилась гидрофобность полимера (контактный угол с водой увеличился на 300 по сравнению с гладким исходным полистиролом), а во втором капля воды вытягивалась и стекала вдоль напечатанных дорожек.

В своей работе мы активно сотрудничаем как с университетами, так и с компаниями из разных стран мира. Для этого у нас созданы все условия для синтеза и структурирования различных материалов, их всестороннего анализа и характеристики с помощью самого современного оборудования, а также производства различных устройств на их основе.


В статье использованы материалы: STRF


Средний балл: 10.0 (голосов 1)

 


Комментарии
Л В А, 15 сентября 2009 12:26 
Жаль, что такой печати нет в России, а то что есть похожее - недоступно по производственным соображениям (на них делают продукцию).
Программами вроде ФЦП "Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники" на 2008-2015 гг общей стоимостью 187 млрд руб что-то предусмотрено, но судя по объёму финансирования работ в данном и схожем по результатам направлениям - не более чем для НИР и отчёта.

Так что не удивлюсь сообщению Кирюхина о делегаци с Москвы в его лаборатории. Весь стиль руководства РосНано к тому предполагает - покупка готовых технологий и их медленное импланстирование в россии с целью отчёта о успешном освоении чего-то там прогрессивного и нано, желательно с минимальными внедрениями того что здесь, т.к. знают тех кому дают деньги под отчёты осваивать, на сторону (в Россию) же отдавать не будут.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Неорганическая "клетка" или лопнувший магнитный наношарик?
Неорганическая "клетка" или лопнувший магнитный наношарик?

Все члены сборной России получили медали на 30-й Международной биологической олимпиаде для школьников
21 июля в Сегеде (Венгрия) подвели итоги 30-й Международной биологической олимпиады для школьников. Российская сборная на состязании завоевала три серебряные медали и одну бронзовую.

Шесть медалей завоевали российские школьники на 60-й Международной математической олимпиаде
Стали известны итоги 60-й Международной математической олимпиады для школьников, которая проходила в Бате (Великобритания). Российская сборная завоевала две золотые и четыре серебряные медали.

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019. Тезисы доклада Быкова В.А.

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.