Najmanjši mestni glasbeniki na svetu v 3D

Osel, pes, mačka in petelin so visoki le toliko, kolikor je dlaka debela

SEM slika mestnih glasbenikov © Nanoscribe
prebral

Ne le mini, ampak mikro: s prostim očesom bremenski glasbeniki niso več prepoznavni. Vsaj ne tridimenzionalna varianta, ki sta jo zdaj ustvarila raziskovalca Bremen in Karlsruhe s pomočjo tako imenovane nanolithografije. Kvartet osla, psa, mačke in petelina je visok le toliko kot dlaka debela.

Če je oko dobro, lahko vse štiri glasbenike še vedno vidimo kot pike, vendar dokaz o njihovem obstoju lahko dobimo le s skenirajočim elektronskim mikroskopom (SEM).

Bauble ali resno ozadje?

Kar se morda zdi, da je trik resno ozadje. Inštitut za uporabno tehnologijo žarkov (BIAS) na univerzi v Bremenu je za svoje raziskave iskal sistem, ki lahko z lasersko litografijo ustvari izjemno majhne predmete.

To je metoda, pri kateri je mogoče dvodimenzionalne in tridimenzionalne strukture ustvariti in reproducirati z uporabo laserske svetlobe in fotoobčutljivih materialov. Takšne metode se na primer uporabljajo za izdelavo struktur v polprevodniški tehnologiji pri proizvodnji računalniških čipov. Filigranske sledi na čipih nastajajo s postopki osvetlitve, podobno kot pri razvoju fotografij, kjer je fotosenzibilna plast na belem fotografskem papirju izpostavljena skozi filmski negativ, kar sproži kemični proces v plasti.

Vse osvetljene površine foto papirja ostanejo bele. Izpostavljena območja reagirajo različno, odvisno od intenzitete vpadne svetlobe. Postopek laserske litografije je veliko bolj zapleten, vendar deluje po istem principu. zaslon

Nanoscribe sistem preizkušen na svetovno znanem motivu

Zahteve bremenskih znanstvenikov za delovanje želenega sistema so bile zelo zahtevne in raziskovalec BIAS Colin Dankwart se je odpravil na svetovno iskanje. V Baden-Württembergu je našel tisto, kar je iskal. Podjetje Nanoscribe v Eggenstein-Leopoldshafenu pri Karlsruheu je imelo potrebno znanje in pravo opremo. Zdaj je bil samo primer, da pokažemo, kaj lahko naredi sistem Nanoscribe. "Zakaj tega ne bi demonstrirali na podlagi svetovno znanega motiva?", Je dejal profesor Ralf B. Bergmann iz BIAS-a.

Kako nastajajo mikro glasbeniki ...

In kako so nastali drobni glasbeniki? Lahko si ga zamislite kot tridimenzionalno pisanje ali risanje: laserski žarek deluje kot svinčnik, piše pa ne na papir, temveč na fotoresist, ki je bil nanesen na drsnik mikroskopa. Ta laser je femtosekundni impulzni laser, katerega že sveženo svetlobo še dodatno fokusira sistem leč. Točno v tem žarišču, kjer je energija svetlobnega žarka največja, je za ta impulzni laser značilna posebna zmogljivost. Z drugimi besedami: Ostrica ne more biti ta svinčnik; skoraj ni boljše ločljivosti za izdelavo tridimenzionalnih predmetov.

V žarišču te svetleče impulzne laserske svetlobe fotoobčutljivi fotoresist absorbira energijo: fotoresist absorbira svetlobo, poteka kemični postopek in lak se na tej točki strdi. Strokovnjaki govorijo o dvofotonskem postopku. To omogoča izjemno visoka energijska gostota v osrednjem območju fokusirane svetlobe tega laserja. Sistem izvaja vnaprej določene strukture.

Osel, pes, mačka in petelin Sabine Nollmann

3D risbe kot osnova

Geometrijski podatki bremenskih glasbenikov (tridimenzionalna, digitalna oblika) so bili ustvarjeni v BIAS-u. Tim 3D risbam je sistem do neke mere dal vse geometrijske parametre za osvetlitev, razlaga znanstvenik BIAS Dankwart. Toda tudi če je postopek izpostavljenosti končan, ne vidite ničesar, nadaljuje. V zadnjem koraku bodo neosvetljeni, torej ne utrjeni, materiali odstranjeni - in potem bodo tam, bremenski mestni glasbeniki, na približno 80 mikrometrov gro, torej le toliko kot povprečje, lasje človeške glave so debele.

In za kaj BIAS potrebuje sistem? Bergmann pojasnjuje: "Optika je ena ključnih tehnologij našega časa. Njihov pomen sega daleč zunaj izdelkov, kot so kamere, medicinski pripomočki, mobilni telefoni ali zasloni. Optične tehnologije imajo odločilno vlogo tudi na številnih drugih področjih, kot so razvoj novih materialov in proizvodnih procesov, zagotavljanje kakovosti ali informacijske tehnologije ter optimizacija regenerativnih pretvornikov energije.

3D nano strukture za optične aplikacije

Za nadaljnjo optimizacijo obstoječih ali razvoj novih izdelkov mora biti tudi optika miniatizirana. Točno to počne ekipa znanstvenikov okoli Bergmanna. "Možnosti s konvencionalno optiko so precej omejene, " pravi. Za nov razvoj so potrebni difraktivni - lahki, difraktivni - optični elementi.

Z njimi lahko na svetlobo vplivamo na veliko bolj prilagodljiv način kot na primer pri običajni optiki leč. Toda ti elementi imajo velikosti strukture, ki so veliko manjše od valovnih dolžin vidne svetlobe. Z novim sistemom - ki bo kmalu v novem nanostrukturnem laboratoriju BIAS - lahko raziskovalci izdelajo takšne 3D nanostrukture za optične aplikacije.

(idw - Institut za uporabno tehnologijo snopa BIAS Bremen, 24.09.2009 - DLO)