I en gemensam studie, ett samarbete av ryska forskare har utvecklat en mekanism för laseravsättning av mönster på glas med en upplösning på 1000 gånger lägre än bredden på ett människohår. Lasrarna fokuserades genom små glaskulor, snarare än traditionella linser. Denna mekanism tillåter applicering av komplexa mönster på en glasyta relativt enkelt och billigt, erhåller en rumslig upplösning på mindre än 100 nanometer.

Den föreslagna metoden kommer att möjliggöra tillräckligt snabbt och billigt skapande av sensorer och mikrochips i nanoskala. Enligt forskarna, det är mycket billigare och tekniskt enklare än någon av tidigare använda metoder, och den nya applikationen tillåter avsättning av datorritningarna på glasytan med en acceptabel upplösning. För att demonstrera denna metod, förkortningen av Institute of Chemical Physics (ICP) deponerades på glas med en upplösning på cirka 100 nanometer. Nanogravering används för att skapa ultraprecisa kretsar i mikrofluidik. Driftsvätskan kan strömma genom de graverade kanalerna, koppla ihop olika delar av kretsen. Ju mindre storleken på en sådan krets, ju högre gravyrupplösning.

En femtosekundlaser tillåter avsättning av komplex, två- och tredimensionella mönster på ytan av transparenta material. Upplösning – den minsta storleken på mönstrets bilddetalj – är alltid ett problem i den här typen av uppgifter, eftersom den är begränsad (av fysiska skäl) av laservåglängden. Ju högre upplösning, desto mindre storlek på applicerade mönster.

För att förbättra upplösningen, Närfältseffekten används ofta. Denna metod innebär att fokusera en laserstråle, med metallnanopartiklar eller ett lager av dielektriska mikrosfärer som en "lins". Dock, dessa metoder komplicerar mönstrets avsättningsprocess, eftersom de är fixerade i rymden.

I sitt arbete, författarna föreslår ett annat tillvägagångssätt. Med hjälp av en ljusstråle i vätska, de skapar en slags fälla där de placerar glasmikrosfärer. Fördelen med denna fokuseringsmetod är att fällan kan flyttas, därigenom flytta linsen i rymden och fokusera lasern till önskat område av glaset.

Dock, Det räcker inte att bara flytta en laserstråle längs ytan. Exponering för lasern leder till bildandet av kullar men inte kratrar. Dessa kullar är ganska grova och breda, men effekten av alkali vid en temperatur av 90°C förvandlar kullarna till släta kratrar med mindre bredd. En sådan tvåstegsstrukturering tillåter uppnående av en upplösning under 100 nanometer (nm). Däremot strukturering i ett steg, där ytan endast behandlas med laser, ger precision under 150 till 200 nm (beroende på strukturens komplexitet).

Initialt, glasytan bestrålas med en femtosekundlaser. Laserpulsen fokuseras med hjälp av en glaspärla, som styrs av en optisk "fälla" till ett förutbestämt område av glaset. Som ett resultat, breda kullar bildas på ytan av glas; efter ytbehandling med en alkalisk lösning, dessa kullar omvandlas till mindre kratrar med mer strömlinjeformade former.

Förutom direkt mönstring, forskarna undersökte beroendet av resolutionen, dvs kraterstorleken, från laserkraften. Resultaten visade att större precision kunde uppnås med små sfärer, som tillåter en upplösning under 100 nm.

Den erhållna kraterns minsta bredd var 70 nm. Bilden nedan visar just denna krater, och diagrammet visar formen på kratern på två axlar.

Publikationen visar att graveringstekniken möjliggör relativt komplexa strukturer. För att bevisa detta, glasytan graverades med förkortningen för Institute of Chemical Physics (ICP). Medelbredden på varje bokstav är 100 nm, djup - 20 nm (se fig. nedan med en skala - 500 nm).

"Att skapa tunna spår och kanaler kan användas inom kemi och biologi för produktion av mikrofluidik och vid olika nanoanläggningar, säger Aleksander Shakhov, artikelns medförfattare, doktorand vid fakulteten för allmän och tillämpad fysik vid MIPT.

Kanaler för vätskor graverade med dessa metoder används för utveckling av små, exakta sensorer som arbetar med vätskor. Artikeln i fråga föreslår också en tillräckligt snabb och billig mekanism för nanostrukturering. Ett sådant tillvägagångssätt kan möjliggöra ett snabbt och tekniskt okomplicerat skapande av billiga enheter och sensorer genom att applicera komplexa strukturer av tunna spår och kanaler genom vilka driftvätska kommer att flöda.