Tillverkning av många föremål, maskiner, och enheter runt omkring oss förlitar sig på kontrollerad deformation av metaller genom industriella processer som böjning, klippning, och stämpling. Kan denna teknik överföras till nanoskala? Kan vi bygga liknande komplexa enheter och maskiner med mycket små dimensioner?
Forskare från Aalto-universitetet i Finland och University of Washington i USA har just visat att detta är möjligt. Genom att kombinera jonbearbetning och nanolitografi har de lyckats skapa komplexa tredimensionella strukturer i nanoskala.
Upptäckten följer av en strävan efter att förstå den oregelbundna vikningen av metalliska tunna filmer efter att ha bearbetats genom reaktiv jonetsning.
"Vi blev förbryllade över de kraftiga breddberoende krökningarna i metallremsorna. Vanligtvis kryper inte metaller med två skikt i början på det här sättet, " förklarar Khattiya Chalapat från Aalto-universitetet.
Pusslet började lösas när Chalapat märkte, tillsammans med Dr Hua Jiang, att Ti-toppen saknades från EDX-spektra av vikta Ti/Al-dubbelskikt.
Ytterligare experiment vid O.V. Lounasmaa Laboratory bekräftade att remsorna böjer sig uppåt med kraftiga breddberoende krökningar om remsornas bottenskikt görs mer reaktivt mot joner än toppytan.
I naturen, liknande geometriska effekter äger rum i självorganisering som är direkt observerbara för det mänskliga ögat. När maskrosblommor blommar, man kan försöka skära blomstammen i små remsor; lägg dem i vatten, och remsorna kommer att vika sig med observerbara breddberoende krökningar på grund av skillnader i vattenabsorptionen mellan skaftets inre och yttre delar.
"Vår idé var att hitta ett sätt att anpassa dessa naturliga processer till nanotillverkning. Detta ledde oss till en tillfällig upptäckt att en fokuserad jonstråle lokalt kan inducera böjning med upplösning i nanoskala."
Tekniken har olika tillämpningar vid tillverkning av enheter i nanoskala. Strukturerna är förvånansvärt motståndskraftiga:teamet fann dem vara ganska robusta och robusta under en mängd olika ogynnsamma förhållanden, såsom elektrostatisk urladdning och uppvärmning.
"Eftersom strukturerna är så små, kopplingen och storleken på typiska krafter i nanoskala som verkar på dem skulle vara proportionellt liten, " påminner docent Sorin Paraoanu, ledaren för forskargruppen Kvantti, Aalto-universitetet.
"När det gäller ansökningar, vi har hittills visat att dessa strukturer kan fånga och hålla kvar partiklar med dimensioner i storleksordningen en mikrometer. Dock, vi tror att vi bara skrapar toppen av isberget:en omfattande teori om jonassisterade självmonteringsprocesser är ännu inte uppnådd, " konstaterar Paraoanu.
Forskningen har nyligen publicerats i Early View-upplagan av Avancerade material .
