I sin föreläsning 1959 There's Plenty of Room at the Bottom, den amerikanska fysikern Richard Feynman ställde frågan:”Varför kan vi inte skriva hela 24 volymerna av Encyclopaedia Britannica på en nål?” Sedan dess har forskare har gjort stora framsteg inom det begynnande området av nanoteknik - och bland dem, läsning och skrivning av funktioner i atomskala.

Aktuella tekniker för att mönstra funktioner på atomär skala, dock, har begränsats av deras förmåga att replikera färger eller gråskalainformation. Joel Yang vid A*STAR Institute of Materials Research and Engineering och medarbetare har nu utvecklat en mönsterteknik som ger en trogen återgivning av gråskalebilder med noggrannhet ner till tiotals mikrometer.

Konventionella mikromönstertekniker bygger vanligtvis på halvtonsutskrift, varvid bildens ljusstyrka genereras genom att densiteten hos monokromatiska element varieras. Yangs teknik betraktar dessa element som "nanoposter" - stolpar på endast tio nanometer stora - som är arrangerade i ett av 17 möjliga mönster eller "nyanser". Den producerar sedan trogna reproduktioner av gråskalebilder med dessa 17 nyanser i handen.

Som ett principbevis, forskarna replikerade mönstren för en testbild (bilden) på ett område på 40 kvadrat mikrometer. I den tätaste regionen, skillnaden mellan enskilda punkter var bara 10 nanometer.

Halvtonstekniken hade använts tidigare för att skapa optiska mikrofotografier i gråskala. Dock, Yang och kollegor har nu drivit tillvägagångssättet till elektronmikroskopins område:"Vår teknik använder en elektronstrålelitografimetod med en av de bästa upplösningarna, så att vi kan skapa gråskalebilder som är mycket miniatyriserade, ”Förklarar Yang. "Metoden borde vara användbar för att skapa bilder som kan ses under ett optiskt mikroskop och kan öppna nya vägar för att lägga till färger till bilder."

Yang och hans team föreställde sig flera användningsområden för de miniatyriserade bilderna, till exempel, i anti-förfalskning av funktioner till nanofotoniska enheter. "Men framför allt, det är slående bilder, Säger Yang. Verkligen, en av bilderna - en 4000-faldig miniatyrisering av M. C. Eschers mezzotint Dewdrop - har vunnit förra årets Grand Prize Award av International Conference on Electron, Jon, och Photon Beam Technology and Nanofabrication (EIPBN) konferens. "Att vinna det priset var en spännande upplevelse, särskilt eftersom det delades ut av en gemenskap av nanotillverkningsexperter", säger Yang. "En som stirrar tillräckligt in i skärmen på ett svepelektronmikroskop skulle uppskatta intrigerna och den estetiska skönheten i dessa mikrofotografier. Det är sällsynt att se en scanning-elektron-mikroskopbild av en fotorealistisk person som stirrar tillbaka på dig från nanovärlden. "