![Onderzoekers Gerard Verbiest, Ruben Guis en Martin Robin. Krediet: Technische Universiteit Delft De TU Delft en ASML brengen met echografie niet-zichtbare materialen op nanoschaal in kaart](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2021/tudelftandas.jpg)
Onderzoekers Gerard Verbiest, Ruben Guis en Martin Robin. Krediet: Technische Universiteit Delft
De toenemende miniaturisatie van elektrische componenten in de industrie vereist een nieuwe beeldvormingstechniek op nanometerschaal. De Delftse onderzoeker Gerard Verbiest en ASML hebben een eerste proof-of-concept-methode ontwikkeld die ze nu verder willen ontwikkelen. De methode gebruikt hetzelfde principe als echoscopie bij zwangerschappen, maar dan op veel, veel kleinere schaal.
Echografie
“Bestaande niet-destructieve beeldvormingstechnieken voor nano-elektronica, zoals optische en elektronenmicroscopie, zijn niet nauwkeurig genoeg en niet toepasbaar op diepere structuren”, legt Gerard Verbiest van de Delftse faculteit 3mE uit. “Een bekende 3D-techniek op macroschaal is echografie. Het voordeel hiervan is dat het voor elk monster werkt. Dat maakt echografie een uitstekende manier om de 3D-structuur van een niet-transparant monster in kaart te brengen in een niet-transparant monster. -destructieve manier. ” En toch bestond ultrasone technologie op nanoschaal nog niet. De resolutie van ultrasone beeldvorming wordt inderdaad sterk bepaald door de golflengte van het gebruikte geluid, en dat is typisch rond een millimeter.
AFM
“Om dit te verbeteren, is echografie al geïntegreerd in een Atomic Force Microscope (AFM)”, vervolgt Verbiest. “AFM is een techniek waarmee je met een heel klein naaldje oppervlakken uiterst nauwkeurig kunt scannen en in kaart brengen. Het voordeel hiervan is dat niet de golflengte maar de grootte van de punt van de AFM de resolutie bepaalt. Helaas, bij de tot nu toe gebruikte frequenties (1-10 MHz), de respons van de AFM is klein en onduidelijk. We zien wel iets, maar het is niet precies duidelijk wat we zien. Dus de frequentie van het gebruikte geluid moest verder worden verhoogd, naar het GHz-bereik, en dat is wat we hebben gedaan. ”
Het verhogen van de frequentie is iets dat pas sinds kort mogelijk wordt, legt Verbiest uit. “We bereiken dit door middel van fotoakoestiek. Door het fotoakoestische effect te gebruiken, kun je extreem korte geluidspulsen genereren. We zijn erin geslaagd deze techniek te integreren in een AFM. Met de punt van de AFM kunnen we het signaal focussen. Onze set- up is klaar en we hebben de eerste tests uitgevoerd. ”
Cellenbiologie
Zoals gezegd is de nieuwe methode vooral interessant voor nano-elektronica. “Als je in de toekomst nog kleinere fiches wilt maken met nog kleinere patronen, dan is dit de stap die je moet zetten”, zegt Verbiest. “Bijvoorbeeld om het mogelijk te maken om twee lagen met nanometerprecisie op elkaar te plaatsen.”
“Maar er zijn zeker ook mogelijke toepassingen buiten de elektronica. Je zou het in de celbiologie kunnen gebruiken om een gedetailleerd 3D-beeld te maken van een enkele levende cel, bijvoorbeeld van de manier waarop mitochondriën in een cel worden gevouwen. En in de materiaalkunde. , zou je het kunnen gebruiken voor onderzoek naar warmtetransport in een verbazingwekkend materiaal zoals grafeen. ”
Snelle vooruitgang
Verbiest heeft snelle vorderingen gemaakt. “Sinds april vorig jaar werkt een postdoc-onderzoeker aan dit project en sinds oktober een doctoraatsstudent. Dus in ongeveer acht maanden zijn we erin geslaagd om de eerste metingen te doen met onze opstelling en zullen we ons blijven ontwikkelen. dit in de komende periode. Uiteindelijk zal ASML, dat ook het intellectuele eigendom bezit, het onderzoek overnemen en hopelijk de industriële toepassing van de nieuwe methode versnellen. Maar dat hangt natuurlijk af van de resultaten die we behalen. ”
Geleverd door de Technische Universiteit Delft