Nejmenší mapa: Celý svět se vejde na setinu milimetru

Trojrozměrnou mapu světa, která by se na jediné zrnko soli vešla ve stovkách kopií, vytvořili fyzikové z výzkumných laboratoří IBM v Curychu. Demonstrují tak novou metodu využitelnou při výrobě mikroelektroniky s rekordní hustotou zápisu.

Mapa je 22 mikrometrů (tisícin milimetru) dlouhá a 11 mikrometrů široká. Tisíc výškových metrů skutečného zemského povrchu odpovídá v modelu osmi nanometrům (miliontinám milimetru). Mapa má rozlišení 500 tisíc pixelů, každý z nich zabírá plochu dvacet nanometrů čtverečních. Stejnou metodou vznikla i replika Matterhornu v měřítku jedna ku pěti miliardám.

Jako nástroj pro tvorbu mapy posloužil miniaturní křemíkový hrot, který je na špičce silný jen několik nanometrů. Podobný se používá pro manipulaci s atomy v takzvaném mikroskopu atomárních sil.

ČTĚTE TAKÉ: Český vědec v Science: manipulace s atomy
                        Český fyzik pomáhá vyvíjet dokonalejší mikroskopy

Hrot je uchycen na pohyblivém raménku a s přesností na jeden nanometr se pohybuje nad povrchem ze speciálního organického materiálu. Jednotlivé molekuly podkladu jsou vzájemně spojeny vodíkovými můstky, které jsou slabší než klasické chemické vazby. Působením tlaku hrotu zahřátého na 330 °C se molekuly od povrchu oddělují. Hrot, pohybující se podle předem naprogramovaného vzorce, tak působí jako miniaturní fréza. Mapu vytvořil během pouhých dvou minut a 23 sekund.

Novou metodu lze využít pro tvorbu složitých 3D struktur využitelných například v nejrůznějších laboratorních aparaturách. Ale především by mohla posloužit při výrobě mikrosoučástek pro počítače a další elektroniku, protože podle takto vytvořené formy lze následně vyrábět křemíkové destičky s požadovanou mikrostrukturou.

ČTĚTE TAKÉ: Jak spatřit nejtenčí materiál světa?

Dnes využívaná litografická metoda využívá jako pracovní nástroj proud elektronů. Tento způsob je však drahý a komplikovaný, navíc je obtížné jeho pomocí dosáhnout lepšího rozlišení než 30 nanometrů. Nová metoda bez problémů zvládne 15 nanometrů a po úpravách i méně. Její autoři navíc tvrdí, že bude levnější. Detaily popisují ve dvou článcích v časopisech Science a Advanced Materials.

Foto: Advanced Materials, IBM Research - Zurich