• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Ingenjör krymper U -logotypen

    Denna elektronmikroskopbild visar en förgylld medaljong från University of Utah - en av flera officiella symboler och logotyper för universitetet - som bara mäter 70 mikron, vilket är ungefär diametern på ett enda blont människohår. Medaljongen förstoras 3, 000 gånger i den här bilden. De guldklädda delarna av medaljongen verkar vita, medan kiselbakgrunden är mörk. Medaljongen gjordes med hjälp av en process som kallas elektronstråle litografi. Det skapades av Randy Polson, en senior optisk ingenjör vid universitetets institution för fysik och astronomi, som en del av sitt jobb med att justera mikroskopet för användning av forskare och privata företag. Foto:Randy Polson, University of Utah

    I ett exempel på hur en teknikvinkel visar skolaanda, en ingenjör har skapat en gyllene University of Utah -logotyp som är mindre än bredden på ett genomsnittligt människohår.

    Guldetsningen är bara 70 mikron över - det är 70 miljoner av en meter, eller mindre än tre en tusendels tum, som är ungefär diametern på ett blont hår, bland de tunnaste typerna av människohår.

    Etsningen gjordes på en kiselbas med hjälp av en tunn stråle av elektroner från ett av två elektronmikroskop som köptes av universitetet 2008. Medan tekniken för elektronstråle litografi inte är ny, medaljonsymbolen är mer komplex än de mönster som vanligtvis görs.

    "Folk brukar göra saker som linjer och rektanglar, säger Randy Polson, som gjorde den lilla medaljongen och är senior optisk ingenjör vid universitetets institution för fysik och astronomi. "Programvaran som följde med mikroskopet inkluderade några demonstrationer med stickfigurer. Jag tänkte, 'Hallå, Jag kan bättre än en pinne. '"

    Medaljongen är en av flera officiella logotyper som används av universitetet. Det visar universitetets block U -symbol och grunddatum, med en bakgrund av berg och solstrålar.

    Det är graverat på ett chip av kisel två femtedelar av en tum kvadrat. För blotta ögat är det en knappt urskiljbar fläck. Under ett konventionellt ljusmikroskop, det ser ut som en luddig cirkel. Dess fullständiga detalj avslöjas endast av ett skannande elektronmikroskop - samma enhet som användes för att skapa den.

    I elektronmikroskopbilden, de guldklädda delarna verkar vita, medan kiselbakgrunden ser svart ut. Den finaste linjen på medaljongen omger designen. Den linjen är bara 20 nanometer tjock. Det är 20 miljarder av en meter, eller ungefär åtta tio-millondels tum bred. Det är längden på kedjan på 75 guldatomer, Säger Polson.

    Skanningselektronmikroskop används oftast för att visualisera ytstruktur hos föremål. Mikroskopet skickar en tunn stråle av elektroner till provet, skannar fram och tillbaka över ytan.

    Det vanligaste bildläget detekterar "sekundära elektroner" som frigörs från provets atomer genom reaktioner med elektronstrålen. Prover i elektronmikroskopet som användes för att skapa medaljongen måste vara torra, men institutionens andra elektronmikroskop kan analysera våtprover - en användbar funktion för biologisk forskning.

    Elektronmikroskop kan skapa gravyrer med hjälp av elektronstrålelitografi eftersom elektronstrålar bryter vissa stora molekyler i kortare kedjor av mindre molekyler.

    För att skapa den lilla University of Utah -medaljongen, Polson belagde först kiselchippet med ett tunt lager av "fotoresist, "ett polymerharts av långa molekylkedjor. Han fokuserade sedan elektronstrålen på resistytan, bryta kedjorna i korta fragment överallt där han ville att metall skulle fästa.

    Han nedsänkte det exponerade flisen i ett lösningsmedel som tvättade bort de korta kedjorna och lämnade de långa fastna vid kislet. Sedan förgyllde han den exponerade ytan - där de korta kedjorna hade tagits bort - genom att placera flisen i en kammare av förångad metall. Där, nickel deponerades på det exponerade kislet, och sedan placerades ett lager guld på nickeln. Polson använde ett annat lösningsmedel för att tvätta bort den återstående fotoresisten.

    Processen tog ungefär en timme. Dock, huvuddelen av projektet bestod av att justera och förfina mikroskopinställningarna, del av Polsons jobb att göra mikroskopet tillgängligt för forskning. Det tog månader för Polson att kalibrera mikroskopet och ta reda på exakt vilka instruktioner han skulle ge det för att få en skarp bild av universitetsmedaljongen.

    Utmaningarna innefattade att bestämma hur lång tid det ska avslöja resisten - för kort och inte tillräckligt med resist tvättar bort, för lång och bilden ser suddig ut - och justerar formen på elektronstrålen, som har en tendens att vara elliptisk istället för rund.

    Förutom att bibehålla mikroskopet, Polson bistår universitet och privata forskare som vill använda det mot en avgift. Människor söker hans hjälp med litografifunktionen för uppgifter som att tillverka nanotrådar och andra komponenter för nanoelektronik. Bildfunktionerna används i så olika industrier som läkemedel och metallurgisk teknik.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com