Новий спосіб лазерної обробки дозволяє створювати алмазні нано-пристрою з точністю до одного атома
Австралійські дослідники з університету Маккуорі (Macquarie University), Сідней, розробили новий спосіб використання лазерного світла, за допомогою якого з кристалічної гратки алмазу можна "выщелкивать" окремі атоми вуглецю. Цей метод лазерної наногравировки являє собою принципово новий високоточний метод виготовлення алмазних наноустройств, що мають форму і поверхні будь-якого ступеня складності.
"Відомо, що лазери є досить точним інструментом коли справа стосується різання або гравіювання різних матеріалів. Ця їх здатність зберігається аж до мікрометрових масштабів, де розміри елементів трохи менше або порівнянні з товщиною людського волоса. Але за рахунок впливу деяких фізичних властивостей і ефектів роздільної здатності лазерів не вистачає для ефективної роботи на нанорівні і рівні окремо взятих атомів" - розповідає професор і провідний дослідник Річард Милдрен (Richard Mildren).
"Якщо ми зможемо використовувати лазери в менших масштабах, на рівні наноструктур, молекул і атомів, то ми отримаємо можливості для створення нових типів наноустройств і деталей мікроелектромеханічних систем, які будуть використані в технологіях високоякісного зберігання інформації, у квантових комп'ютерах, в нанодатчиках і для створення потужних лазерів, інтегрованих у структуру напівпровідникових чіпів".
Милдрен і його колеги Ендрю Леманн (Andrew Lehmann) і Карло Брадак (Carlo Bradac), використовуючи світло двох ультрафіолетових лазерів, спеціалізовану оптичну фокусирующую систему знайшли спосіб збудити до вкрай високоенергетичного стану окремі атоми вуглецю за допомогою ефекту так званого двухфотонного збудження. Енергії збудженого атома достатньо для розриву ковалентних зв'язків, що утримують його в межах кристалічної решітки, після чого він покидає своє місце, миттєво окислюється і відлітає в простір у вигляді молекули вуглекислого або чадного газу. Така технологія дозволяє уникнути виділення тепла, яке миттєво поглинається оброблюваним матеріалом, що було нездоланною перешкодою при попередніх спробах створення методів лазерної наногравировки.
Крім всього вищесказаного, використання світла лазера з іншою довжиною хвилі і з деякими іншими характеристиками дозволить проводити подібну процедуру лазерної наногравировки не тільки алмазу, але і інших матеріалів, навіть тих, які не є прозорими для ультрафіолетового світла.
"Інші існуючі зараз технології лазерної наногравировки дозволяю виготовляти алмазні структури, розмірами близько 20 нанометрів, що приблизно відповідає розмірам великих і складних молекул" - розповідає Милдрен, - "При допомоги нашого нового методу ми можемо робити структури в десятки тисяч разів меншого розміру, "відщипуючи" від кристала алмазу атом за атомом".