Университет Колорадо Боулдер исследователи воспользовались ультра-быстрый экстремальных ультрафиолетовых лазеров для измерения свойств материалов более чем в 100 раз тоньше человеческого эритроцита.
Команда, возглавляемая учеными в ДЖИЛЕ, сообщил его новый подвиг вафли-худоба на этой неделе в журнале Physical материалов проверки. Целевые группы, фильм просто 5 нанометров толщиной, тонкий материал, что исследователи не смогли полностью зонда, сказал соавтор исследования Джошуа Кноблох.
«Это рекордное исследование, чтобы увидеть, как мало мы могли бы пойти и насколько точно мы можем быть», — сказал Кноблох, аспирант в ДЖИЛЕ, партнерства между КР Боулдер и Национальный институт стандартов и технологий (NIST).
Он добавил, что, когда вещи становятся малы, обычные правила техники не всегда применимы. Группа обнаружила, например, что некоторые материалы кажутся вам намного мягче, чем тоньше они становятся.
Исследователи надеются, что их выводы могут в один прекрасный день ученые помогают лучше ориентироваться в часто-непредсказуемый наномира, проектирование мельче и более эффективных компьютерных микросхем, полупроводниковых приборов и других технологий.
«Если вы делаете наноинженерии, вы не можете просто обработать свой материал так, как будто это обычный большой материал,» сказал Трэвис Фрейзер, ведущий автор новой бумаги и бывший аспирант в ДЖИЛЕ. «Из-за того простого факта, что он маленький, он ведет себя как другой материал».
«Это удивительное открытие-что очень тонкие материалы могут быть в 10 раз больше надуманные, чем ожидалось-это еще один пример того, как новые инструменты могут помогает нам понять наномира лучше,» сказала Маргарет Марнэна, соавтор нового исследования, профессор физики в Калифорнийском университете в Боулдере и ДЖИЛЕ парень.
Нано плюх
Исследование происходит в то время, когда многие технологические компании пытаются сделать именно это: ехать небольшой. Некоторые компании экспериментируют со способами построения эффективных компьютерных чипов, что тонкий слой пленки материала один поверх другого, как тесто фило, но внутри вашего ноутбука.
Проблема с этим подходом, сказал Фрейзер, что ученые пророчат неприятности, как эти холодные слои будут вести себя. Они просто слишком деликатны, чтобы измерить каким-либо значимым образом с помощью обычных инструментов.
Чтобы помочь в достижении этой цели, он и его коллеги развернули экстремальных ультрафиолетовых лазеров, или пучки излучения, которые обеспечивают более коротких длинах волн, чем традиционные лазеры — длинами волн, которые соответствуют наномира. Исследователи разработали комплекс мер, что позволяет им отскакивать этих лучей от слоев материала, только несколько прядей толстой ДНК, отслеживая различные способы, такие фильмы могут вибрировать.
«Если вы можете измерить, как быстро ваш материал шевелить, то можно выяснить, насколько жесткий это,» сказал Фрейзер.
Атомном распаде
Метод также показал, сколько свойства материалов могут меняться, когда вы делаете их очень, очень мало.
В последнем исследовании, например, исследователи исследовали относительную силу двух пленок, изготовленных из карбида кремния: одна около 46 нанометров в толщину, и густой другой всего 5 нанометров. Ультрафиолетового лазера команды имели удивительные результаты. Чем тоньше пленка была примерно в 10 раз мягче, менее жестким, чем его толстый коллега, что исследователи не ожидали.
Фрейзер объяснил, что если вы делаете фильм слишком тонкая, можно вырезать в межатомных связей, которые держат материал вместе — чуток художественные обтрепанную веревку.
«Атомы в верхней части пленки были другими атомами под ними, что они могут держаться», — сказал Фрейзер. «Но над ними, АТО не все, что они могут ухватиться.»
Но не все материалы будут вести себя так же, — добавил он. Команда также перепроверил тот же эксперимент на второй материал, который был почти идентичен первому с одной большой разницей … в этот раз было намного больше атомов водорода добавил. Такой процесс «допинга» может, естественно, нарушить межатомных связей в материале, в результате чего он теряет прочность.
Когда группа проверенные, что второй, со материал, используя свои лазеры, они нашли что-то новое: этот материал был так же силен, когда он был толщиной 44 Нм, как это было в мизерной толщиной 11 нм.
Иначе говоря, дополнительные атомы водорода уже ослабил материал — немного сокращается больше не повредить.
В конце концов, команда говорит, что ее новый лазерный инструмент ультрафиолетового дает ученым окно в мир, который ранее был вне досягаемости науки.
«Теперь, когда люди строят очень, очень маленькие устройства, они спрашивают, как свойства, такие как толщина и форма может меняться, как материалы ведут себя», — заявила Кноблох. «Это дает нам новый способ доступа к информации о наноразмерных технологий».
Это исследование было поддержано стробоскоп Национальный научный фонд науки и технологического центра в реальном масштабе времени функциональной визуализации.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!