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Un consejo resistente para la nano manipulación
De IBM Laboratorio de Investigación de Zurich —Donde se han inventado varias herramientas de microscopía innovadoras— ha creado un nuevo recubrimiento resistente para la punta de un microscopio de fuerza atómica (AFM), un dispositivo que se puede usar para capturar imágenes a nanoescala cuando la punta se pasa sobre una superficie en el extremo de un voladizo microscópico. El recubrimiento podría ampliar la gama de formas en que se puede utilizar AFM para incluir la fabricación de máscaras litográficas para la fabricación electrónica con características de 10 nanómetros de tamaño, más allá de los límites de los procesos tradicionales como la litografía por haz de electrones.
Los científicos siempre han querido utilizar las puntas atómicas de esta forma, pero es difícil evitar que las puntas de silicio se desgasten demasiado rápido cuando se mueven por una superficie, dice Mark Lantz, gerente de investigación de almacenamiento en el Laboratorio de Investigación de Zúrich de IBM.
Una forma común de hacer que las puntas atómicas sean más resistentes al desgaste es agregar una capa de diamante. Pero el diamante es sorprendentemente inestable, dice Lantz. Se quemará cuando se caliente a unos 400 ° C, lo que no es práctico para ciertos usos. IBM había puesto originalmente su mirada en el uso de matrices calentadas de puntas para quemar hoyos en sustratos de polímero delgados como una forma de almacenar memoria digital, un concepto conocido como memoria de milpiés . IBM ya no persigue la memoria de milpiés como tecnología de consumo, aunque espera adaptarla para sistemas de almacenamiento de archivos o imágenes biológicas de alta velocidad de procesos subcelulares.
Los investigadores de IBM aplican una capa de carburo de silicio, un material que es un poco más suave que el diamante pero que no se quema cuando se calienta. El carburo de silicio tiene una temperatura de fusión extremadamente alta, por lo que incluso a 1.400 ° C, aún mantiene su fuerza, dice Lantz.
El equipo ideó un proceso novedoso para crear el revestimiento de carburo de silicio. Fue desarrollado en colaboración con Robert Carpick y sus colegas de la Universidad de Pennsylvania y Kumar Sridharan y sus colegas de la Universidad de Wisconsin. Los detalles del trabajo se publicaron ayer en la revista. Materiales funcionales avanzados .
El proceso implica implantar iones de carbono en una punta rodeando la punta con plasma que contiene los iones de carbono, luego aplicando un alto voltaje entre el plasma y la punta, lo que hace que los iones se incrusten en su superficie. A continuación, la punta se calienta a 1.100 ° C, una temperatura suficiente para hacer que los iones de carbono reaccionen con los átomos de silicio cercanos para formar una fina capa de carburo de silicio. El espesor del recubrimiento es de aproximadamente 15 a 18 nanómetros, y en el mismo vértice de la punta, donde las dimensiones se vuelven menores que esto, los últimos 30 nanómetros de la punta son solo carburo de silicio puro, dice Lantz.
Chad Mirkin , director del Instituto Internacional de Nanotecnología, en la Universidad Northwestern, dice que en general, y para tareas como el almacenamiento de memoria, el mayor problema que limita la utilidad es la velocidad. Pero agrega que usar un AFM para hacer una máscara litográfica tendría sentido, ya que la velocidad no es tan importante.