För första gången, ett team visade en teknik som skapar små, exakta metalliska former. De rasterade en stråle från ett heliumjonmikroskop genom en flytande prekursor för att inducera kemiska reaktioner. Reaktionerna avsätter lokalt platina med hög renhet. Genom att stava ut akronymen för deras nationella laboratorium, de bildade ett band endast 15 nanometer i diameter — smalare än ett förkylningsvirus.

Direkt jonstråleskrivning öppnar möjligheter för nanofabrikation för att förbättra elektronik, drogleverans, kemisk separation, och andra applikationer.

Oak Ridge National Laboratory (ORNL) forskare vid Center for Nanophase Materials Sciences rasterade en mycket fokuserad heliumjonstråle genom ett tunt lager av prekursorlösning, orsakar platsspecifik platinaavsättning på ett kontrollerat sätt.

Denna direktskrivningsteknik möjliggjorde nanotillverkning av metalliska band med hög renhet endast 15 nanometer breda - smalare än ett förkylningsvirus. Detta arbete var den första demonstrationen av direkt-write nanotillverkning med hjälp av ett jonstrålemikroskop för att styra kemiska reaktioner i en flytande cell, eller miljökammare som kapslar in ett prov i vätska. Det hade inte varit möjligt att direkt skriva dessa mycket exakta, metalliska strukturer med hög renhet utan fullständig förståelse från experiment och teori.

Beräkningar på ORNL:s Superdator Titan och analys av data från experiment och simulering gjorde det möjligt för forskare att förstå de dynamiska interaktionerna mellan joner, fasta ämnen, och vätskor som var avgörande för att optimera processen. Till exempel, forskarna analyserade data om kärnbildning och tillväxt av nanopartiklar från filmer av dessa processer som erhållits från mikroskopet och korrelerade resultaten med omfattande kvantdynamiska simuleringar.

I synnerhet, direktskrivning med en innesluten flytande prekursor, utsatt för en jonstråle som styrde kemiska reaktioner, tillåtet tillverkning av renare nanostrukturer än vad som skulle vara möjligt med gasfasdeponering.