(Phys.org) —En av de mest lovande innovationerna inom nanoteknik har varit förmågan att utföra snabb nanofabricering med hjälp av nanometerskala tips. Tillverkningshastigheten kan ökas dramatiskt genom att använda värme. Hög hastighet och hög temperatur har varit kända för att försämra spetsen ... fram till nu.

"Termisk bearbetning används ofta i tillverkning, " enligt William King, College of Engineering Bliss Professor vid University of Illinois i Urbana-Champaign. "Vi har arbetat med att krympa termisk bearbetning till nanometerskalan, där vi kan använda en värmekälla i nanometerskala för att lägga till eller ta bort material, eller framkalla en fysisk eller kemisk reaktion. "

En av de viktigaste utmaningarna har varit tillförlitligheten hos spetsarna i nanometerskala, särskilt med att utföra nanoskrivning på hårt, halvledarytor. Nu, forskare vid University of Illinois, University of Pennsylvania, och Advanced Diamond Technologies Inc., har skapat en ny typ av nanotips för termisk bearbetning, som är helt gjord av diamant.

"Änden av diamantspetsen är 10 nm stor, "King förklarade." Spetsen kan inte bara användas för nanometerskalig värmebehandling, men den är extremt tålig mot slitage."

Forskningsresultaten rapporteras i artikeln, "Ultrananokristallin diamantspets integrerad på en uppvärmd atomkraftmikroskoputbärande, " som står i journalen Nanoteknik . Studien visar hur 10 nm diamantspets skannar i kontakt med en yta på ett avstånd av mer än 1,2 meter, och upplever i princip inget slitage över det avståndet.

"Skanningsavståndet är lika med 100 miljoner gånger spetsens storlek, " sa King. "Det motsvarar en person som går runt jordens omkrets fyra gånger, och gör det utan mätbart slitage."

"Robustheten hos dessa diamantbaserade sonder under sådana hårda förhållanden-höga temperaturer och påfrestningar i en oxiderande miljö-är ganska anmärkningsvärd och överstiger allt jag har sett med andra AFM-sonder, sa Robert Carpick, professor i maskinteknik och tillämpad mekanik vid University of Pennsylvania och medförfattare till studien. "Denna nivå av hållbarhet kombinerat med multifunktionaliteten hos en termisk sond öppnar verkligen för nya applikationer för AFM."

"Vi är nöjda med resultaten eftersom de återigen bevisar diamantspetsarnas överlägsenhet jämfört med andra typer av sondspetsar när det gäller lågt slitage och motståndskraft mot tuff miljö, "sade Nicolaie Moldovan, en forskare vid Advanced Diamond Technologies och medförfattare till studien.