3 Minutės
Humoro frazė, virtusi mokslo pasiekimu
Terminas „groti pasaulio mažiausiu smuiku“ dažnai vartojamas su humoru išjuokiant perdėtus nusiskundimus. Tačiau šią frazę visai neseniai praturtino reali prasmė – Jungtinės Karalystės Loughborough universiteto fizikai sukūrė, tikėtina, mažiausią pasaulyje smuiką. Tai padaryta ne juokais, o siekiant parodyti pažangą nanotechnologijų srityje.
Smuiko piešinys yra vos 13 mikronų pločio – siauresnis nei žmogaus plaukas, kuris paprastai būna iki 180 mikronų storio. Nors šis smuikas nėra įprastas muzikinis instrumentas (tik mikroskopinis organizmas, kaip tardigrada, galėtų jį „pagroti“), ši inovacija demonstruoja išskirtines nanolitografijos galimybes – tai technologija, leidžianti itin tiksliai graviruoti sudėtingas formas ant medžiagų mikronų masteliu.
Mokslinis pagrindas: nanolitografija ir miniatiūrizacija
Nanolitografija yra svarbi šiuolaikinės nanotechnologijos dalis, leidžianti tyrėjams manipuliuoti medžiagomis itin tiksliu atominiu lygiu. Ši sritis ne tik padeda kurti eksperimentinius objektus, tokius kaip mikroskopinis smuikas, bet ir yra pagrindas kuriant naujos kartos elektronikos prietaisus ar kuriant kvantinį kompiuterį.
Kaip pažymi dr. Kelly Morrison, Loughborough universiteto fizikė, šio projekto prasmė žymiai platesnė: „Supratę, kaip elgiasi medžiagos, galime pradėti taikyti šias žinias kuriant naujas technologijas – nuo efektyvesnių kompiuterių iki inovatyvių energijos kaupimo būdų. Tačiau pirmiausia reikia išmanyti fundamentaliąją fiziką, ir būtent tokie eksperimentai leidžia tą pasiekti.“
Keturios žingsnių procedūra nanoskalės kūriniui
Mažiausias pasaulyje smuikas sukurtas laikantis keturių nuoseklių etapų:
- Braižymas: Itin plonytė, įkaitinta adata tiksliai išgraviravo smuiko kontūrus ant specialaus polimeru dengto lustų paviršiaus.
- Seletyvus tirpinimas: Po cheminio apdorojimo iš tirpalo pašalinama atvira polimero vieta, liko tuštuma smuiko formos.
- Metalizacija: Ši ertmė užpildyta platina – tankiu ir tvirtu metalu, kuris suformavo pačią smuiko struktūrą.
- Galutinio rezultato atskleidimas: Galiausiai pašalintas pagrindas ir likę polimero pėdsakai, taip išryškinant smulkios platinines smuiko detales.
Šis metodas turi panašumų su šilkografija, tačiau vyksta milijonus kartų mažesniu masteliu ir reikalauja ypač pažangios technologijos. Mokslininkų komanda naudojo modernų NanoFrazor prietaisą – tikslų skulptūravimo įrankį, izoliuotą nuo dulkių ar kitų mikroskopinių teršalų.
„Mane žavi, kokią kontrolę ir perspektyvas suteikia ši sistema“, – dalijasi dr. Morrison. – Nekantrauju sužinoti, ką mes ir kiti tyrėjai galėsime iš šios technologijos išspausti.“
Pasekmės pažangioms technologijoms
Tokie miniatiūrizacijos pasiekimai nėra vien mokslinė smalsybė. Šiuo metodu sukurta microscopic violin struktūra atveria galimybių langą pažangesnei medžiagų kontroliai nanoskalėje. Tokie laimėjimai reikšmingi įvairiose srityse: modernioje elektronikoje, puslaidininkiuose ar kvantinės kompiuterijos technologijose, kur net menkiausių detalių sumažinimas dažnai lemia sparčią našumo pažangą.
Loughborough universiteto tyrėjai planuoja toliau plėsti bandymus, tyrinėti NanoFrazor prietaiso galimybes su kitomis medžiagomis ir procesais. Kiekvienas proveržis nanolitografijoje žymi žingsnį link galingesnių, efektyvesnių ir kompaktiškesnių technologijų, kurie gali pakeisti dabartinę kompiuteriją, energijos rinkimą ar net kosminius jutiklius.
Išvados
Nors mažiausio pasaulyje smuiko sukūrimas gali pasirodyti žaismingas, šis pasiekimas pabrėžia nanoskalės inžinerijos transformacinį potencialą. Šiame projekte išugdyti gebėjimai ir įgytos žinios jau padėjo pamatus tolesniems tyrimams apie medžiagų savybes mažose skalėse. Kaip sako dr. Morrison: „Nanolitografijos sistema leidžia mums kurti eksperimentus, tiriančius medžiagas, naudojant šviesą, magnetizmą ar elektrą – taip galime stebėti jų reakcijas.“ Kiekvienas toks mikroskopinis kūrinys priartina prie naujos nano technologijų eros ir mokslo inovacijų proveržio.
Šaltinis: sciencealert
Komentarai