Популярные Нано Технологии

Размещение материала

Для размещения материала в данном разделе заполните пожалуйста эту форму.

Кадры

Фотогалерея

Учеба

Принципы манипуляции атомами и молекулами / 22.10.2009

Источник: Rusnano.com

«Сверху вниз»: узорная резьба по кремнию

С незапамятных времен производство всевозможных изделий, строительство зданий шло по принципу «сверху вниз»: вырезай, вытачивай, выпиливай детали из грубых заготовок – а потом собирай из них то, что нужно. Решил построить дом? Распили стволы на бревна, наделай досок, а потом возводи стены. Даже самые хитрые механизмы собираются из массы деталей, которые кто-то где-то отштамповал, отлил, выточил, отшлифовал – то есть сделал из заготовки.

Любопытно, что ультрасовременная электроника использует этот принцип в его самом буквальном смысле - процессор на миллионах транзисторов создается в кристалле кремния как одна сверхсложная деталь. Для этого применяется фотолитография, которая работает по такой схеме. С помощью пучка света на полупроводниковую подложку, покрытую полимерным слоем, проецируется чертеж одного из слоев будущего устройства. Свет, попадая на этот слой, изменяет его химический состав - делает устойчивым к растворителю. Затем подложку подвергают травлению, и там, куда попал свет, на ней остается выпуклый рисунок. Все это повторяется многократно, и в кристалле постепенно возникает нужная многослойная структура транзисторов и соединений. По сути, свет в сочетании с травящим веществом играют в этой технологии ту же роль, что топор при обтесывании дерева.

Но именно в электронике метод «сверху вниз» впервые столкнулся с фундаментальными ограничениями. Проблема в том, что элементы электронных устройств сегодня уже сравнимы с размерами молекул. В этом масштабе вещество перестает быть однородным, и если в привычном нам мире достаточно стесать кору с дерева, чтобы получить бревно, то у похожего предмета из наномира – нанотрубки - утрата верхнего слоя означает потерю части трубки. Для работы с элементами таких размеров нужны новые принципы.

«Снизу вверх»: самосборка из атомов

Принципиально иной подход к созданию наноструктур – их сборка из отдельных молекул и атомов, то есть «снизу вверх». Использовать эту идею до сих пор удавалось только на страницах научно-фантастических книг. Однако недавно она стала воплощаться в реальность. Например, атомно-силовой микроскоп позволяет перемещать отдельные атомы – ученым даже удалось сложить из них буквы и несложные картинки. Подобные механизмы уже используются и для более серьезных работ.

Но на практике нужно одновременно создавать миллионы нанометровых структур, а их не соберешь из атомов поштучно. Поэтому нанотехнологи усиленно работают над методами самосборки. Они пытаются выращивать электронные схемы или солнечные батареи так же, как растут живые ткани и целые организмы. Неудивительно, что одна из самых популярных идей сегодня - использовать для этого прекрасные природные наномашины, молекулы ДНК. С их помощью уже получается выращивать массивы нанопроводов – возможную основу новой электроники недалекого будущего. 

TOP100 самых популярных
учебных материалов
за месяц
Место Наименование Показов

Авторизация

логин
пароль
Регистрация Забыли пароль?

Реклама нефтегаз

Анонсы событий