Разработанное в швейцарском подразделении IBM Research устройство под названием NanoFrazor в ближайшее время поможет создавать микросхемы с нормами технологического процесса менее 10 нм. Нанофрезер больше похож на вариант сканирующего туннельного микроскопа, в рабочей части которого находится раскалённая игла с толщиной острия в один нанометр. Управление настолько точное, что ей можно вырезать микротранзисторы или печатать самые маленькие в мире фотографии в оттенках серого.

Пока прототип был испробован на слое пластика. Для демонстрации возможностей устройства с его помощью сделали миниатюрную копию обложки мартовского выпуска детского журнала National Geographic.

Самая маленькая в мире обложка журнала (фото: IBM Research).
Самая маленькая в мире обложка журнала (фото: IBM Research).

Она получилась площадью всего 154 мкм2 (в 354 млн раз меньше оригинала). На одном кристаллике поваренной соли умещается до двух тысяч таких микроскопических репродукций. Созданная миниатюра была занесена в Книгу рекордов Гиннесса и представлена в ходе фестиваля науки и техники США в Вашингтоне.

“Новая технология позволяет достигать рекордной разрешающей способности – около десяти нанометров, – комментирует разработку руководитель группы IBM Research доктор Армин Нолл (Dr. Armin Knoll) на страницах блога компании. – Однако сама установка сравнительно проста и недорога”.

Прототип нанофрезера с кремниевой иглой (фото: IBM Research).
Прототип нанофрезера с кремниевой иглой (фото: IBM Research).

Перемещаясь подобно головке матричного принтера, игла нанофрезера прижимается к поверхности с разным усилием, снимая больше или меньше полимерного материала с заготовки за каждый проход. Тёмным областям изображения соответствуют участки с максимальной глубиной (примерно 40 нм), а светлым – с минимальной (от 0 до 10 нм).

Уже сейчас устройство может вырезать некоторые объёмные структуры, фактически заменяя 3D-принтер в работах наномасштаба. В отличие от принтеров, формирующих деталь слой за слоем, NanoFrazor работает как скульптор – отсекает (а точнее – испаряет) всё лишнее от заготовки иглой с температурой до тысячи градусов.

Первый нанофрезер (фото: swisslitho.com).
Первый нанофрезер (фото: swisslitho.com).

Когда к работе подключили группу из лаборатории наноконструирования Университета Макгилла (Монреаль), исследователи смогли напечатать объёмную карту Канады. Она изготовлена из полимера на кремниевой подложке.

Её основание представлено в виде квадрата стороной 30 мкм. На сегодня это также самая маленькая и высокотехнологичная 3D-карта Канады. Потребовалась всего одна минута, чтобы материализовать около миллиона пикселей исходного изображения.

Самая миниатюрная объёмная карта Канады (фото: mcgill.ca).
Самая миниатюрная объёмная карта Канады (фото: mcgill.ca).

“Изменяя температуру кремниевой иглы, можно регулировать количество испаряемого материала, – поясняет Армин Нолл. – Так мы можем создавать объёмные структуры довольно сложной формы с чрезвычайно высокой точностью. Следующий шаг за инженерами, которые должны найти применение для нашей технологии в реальном мире”.

К концу года технология будет доработана для перехода от пластиковых листов к графену. Её дальнейшим развитием IBM займётся вместе с канадским университетом и молодой швейцарской компанией SwissLitho.

NanoFrazor открывает возможности для целого ряда новых технологий – от создания более совершенной микроэлектроники до нанесения наноразмерных меток безопасности, предотвращающих незаконный оборот произведений искусства, подделку ценных бумаг и документов.