Новая технология литографии для производства 3D-наноструктур

Исследователи государственного университета Северной Каролины разработали инновационную технологию литографии с использованием наноразмерных сфер для производства 3D-структур, которые найдут применение в фотонике, электронике и биомедицинских решениях. Согласно разработчикам, новая технология значительно дешевле традиционных методов. Помимо этого, она не основывается на сборке 3D-структур из 2-мерных фрагментов.

Различные круглопустотные ассиметричные 3D-наноструктуры, созданные путём освещения наночастиц 

В традиционной литографии при создании 2-мерных структур используется ряд методов для фокусирования светового потока на светочувствительную плёнку. Данные методы требуют специальных линз, электронных пучков и лазеров – всё это весьма дорогое оборудование. Некоторые методы подразумевают использование механических зондов, которые также дороги. Для производства 3D-структур 2-мерные структуры размещают друг над другом.

Исследователи из Северной Каролины пошли другим путём. На поверхности светочувствительной плёнки они разместили наноразмерные полистирольные сферы. Прозрачные наносферы пропускают свет, но изменяют направление луча в зависимости от угла падения. Учёные управляют процессом литографии путём подбора размеров наносфер, длительности световых импульсов, угла падения, длины волны и поляризации света. Также специалисты могут использовать одиночный луч, либо несколько для формирования разнообразных наноструктур.

Учёные используют наносферы для формирования светового шаблона, позволяющего создавать результирующие наноструктуры в 3-мерном пространстве без использования дорогого оборудования. Помимо этого, 3D-наноструктуры создаются за один проход, не требуя сборки из 2-мерных структур. Исследователи также показали, что могут реализовать самосборку наносфер в равномерные матрицы. Это может использоваться для производства унифицированных 3D-наноструктур, например, наноигл для инъекций лекарств.

Инновационная методика может использоваться и для производства наноразмерных «струйных принтеров», способных печатать электронные компоненты или биологические клетки, антенны и компоненты фотоники.

Сегодня учёные сосредоточились на производстве наноструктур из фоточувствительных полимеров, широко применяемых в литографии. Однако методика позволяет использовать другие материалы для создания 3D-наноструктур. Исследователи также рассматривают другие способы управления формой целевых наноструктур.