ايون اطلاق النار نانو كريتر

الأيونات المشحونة للغاية كأداة للهيكل النانوي للأسطح البلورية

السطح مع الثقوب الأيونية © FZD
قراءة بصوت عال

باستخدام أيونات مشحونة للغاية ، نجح العلماء في إطلاق ثقوب صغيرة في أسطح المواد. وبالتالي ، فقد أنتجوا أسطحًا ذات هيكل نانوي أكثر فاعلية من تقنية اللقطة الإلكترونية السابقة. يبلغ طول الثقوب بضعة نانومترات وعمق طبقة ذرية واحدة بالضبط ، كما أفاد الباحثون في مجلة "Physical Review Letters".

تعتبر تقنية النانو تقنية رئيسية في القرن الحادي والعشرين. تعمل العديد من مجموعات البحث على إنتاج هياكل أصغر باستمرار حتى نطاق النانومتر. وغالبًا ما يستخدمون المواد المستخدمة في الإلكترونيات الدقيقة اليوم. لذلك فإن الطرق الجديدة والفعالة والموثوقة لهيكلة المواد أشباه الموصلات النانوية لها أهمية كبيرة.

الأيونات كأداة مصغرة عالية الطاقة

في المستقبل ، يمكن أن تلعب تقنية شعاع الأيون دورًا رئيسيًا في هيكلة الرقائق. طور علماء من Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD) برئاسة ستيفان فاسكو الآن طريقة تستخدم فيها الأيونات المشحونة للغاية - الذرات ، والتي استخرجت منها جميع الإلكترونات تقريبًا - كأدوات لإعادة الهيكلة النانوية. إذا قمت بإزالة معظم الإلكترونات من الذرة ، فإن الأيون المتبقي قد خزن الكثير من الطاقة الكامنة. يتم إطلاق هذه الطاقة الداخلية في وقت قصير جدًا في مساحة صغيرة لا يمكن تصورها وبالتالي يمكن استخدامها لتعديل الأسطح بشكل فعال.

طريقة الإلكترون السابقة غير فعالة للغاية

كمواد للقصف مع أيونات مشحونة للغاية ، اختار الباحثون بروميد البوتاسيوم في تحقيقاتهم الحالية. هذه مادة بلورية وغير موصلة ، تستخدم على سبيل المثال في إنتاج العدسات والمنشورات ، ولكن أيضًا في الإلكترونيات الدقيقة كمواد البوابة. في الطرق السابقة ، تخترق الإلكترونات عمق السطح وتنتج العديد من العيوب الصغيرة في الشبكة البلورية. تهاجر بعض العيوب إلى السطح ، حيث يمكن أن تؤدي إلى إنشاء وظائف شاغرة واحدة. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة المعروفة ليست فعالة للغاية لأن هناك حاجة إلى عدد كبير من الإلكترونات لتشكيل حفرة واحدة بشكل جماعي.

على عكس الأيونات المحملة. تطلق كل جسيم منفرد طاقته العالية المحتملة مباشرة على سطح المادة ، وبالتالي يخلق العديد من الوظائف الشاغرة في المنطقة الأصغر ، والتي تتجمع في حفرة. يعتمد عدد الذرات المنفصلة فقط على طاقة المقذوفات الداخلية المنبعثة. وبالتالي ، فإن حجم الهياكل النانوية التي يتم إنشاؤها قابل للتعديل عن طريق اختيار شحنة أيون. عرض

حسن النانو الثقوب

والمثير للدهشة أن العمق يتوافق دائمًا مع طبقة ذرية واحدة من سطح المادة. والسبب في ذلك هو أن الطاقة المحتملة المنبعثة للأيونات تتركز على السطح ، وهنا فقط يمكن للذرات أن تتبخر خارج الشبكة. على عكس الإشعاع المباشر المباشر المعروف منذ زمن طويل ، يولِّد كل أيون ثقبًا نانوًا واحدًا محددًا تمامًا وبالتالي فهو أكثر كفاءة. ميزة أخرى للأيونات المشحونة للغاية هي أنها لا تسبب أي ضرر في الطبقات البلورية الأعمق.

يرغب الباحثون الآن في استكشاف المزيد من التأثيرات والمتغيرات للعملية الجديدة. "في المستقبل ، سيكون من المثير للغضب وضع أيونات مشحونة للغاية على وجه التحديد على سطح المادة ، أي لتحديد نقطة التأثير بدقة" ، يوضح ستيفان فاسكو. إذا استطعنا فعل ذلك ، فيمكننا كتابة بنى معقدة من الثقوب النانوية التي تكون بعمق طبقة ذرية واحدة بعمق. في هذه الهياكل ، يمكن للمرء تبخير المعدن بشكل انتقائي ، وبالتالي سيكون له هياكل غير طبيعية مثيرة للاهتمام ذات خصائص واعدة.

(مركز الأبحاث دريسدن روسيندورف ، 28.08.2008 - NPO)