Крошечный дом в мире:20-микрометровая микроструктура

• С помощью сканирующего электронного микроскопа учёные построили самый маленький в мире микродом. 
• Он длиной почти 20 микрометров построен на сколотом оптическом волокне. 
• Эксперимент стал интересным способом продемонстрировать точность и гибкость µRobotex. 

Работа в наномасштабе — чрезвычайно сложная задача. Он включает в себя множество сложных материалов, методов сборки и роботизированных конструкций для создания структур микрооригами.

Теперь ученые из Института Фемто-СТ во Франции разработали новый способ работы в таких небольших масштабах. Они использовали двухлучевой сканирующий электронный микроскоп (SEM)/сфокусированный ионный луч (FIB) с роботом с 6 степенями свободы, чтобы изготовить самый маленький микродом в мире.

Они впервые реализовали моделирование и сборку с точностью менее 2 нанометров, что может быть полезно для будущих робототехнических и оптических приложений.

Как они это построили?

Они объединили компоненты наносборки в вакуумной камере и установили электронный микроскоп для наблюдения за всем процессом. Это очень похоже на сборку большой игральной кости из листа бумаги, но требует сложных инструментов и техник.

Выкройка, самостоятельное складывание и монтаж микродома 

Исследователи использовали FIB [как ножницы], чтобы разрезать и придать форму кремнеземной мембране [бумаге] дома. Сложив стены в нужные места, они использовали систему впрыска газа FIB [в конфигурациях с низким энергопотреблением], чтобы зафиксировать края конструкции.

Чтобы продемонстрировать гибкость и точность системы, они аккуратно нанесли на крышу конструкции черепичный узор. В этом общем процессе строительства дома системе пришлось сосредоточиться на крошечном участке размером 300*300 микрометров, чтобы направить ионы на кремнеземную мембрану.

С разрешения исследователей | Институт Фемто-СТ

Для этого два инженера управляли роботом через несколько компьютеров. Хотя некоторые этапы уже автоматизированы, исследователи надеются автоматизировать весь процесс сборки в будущем.

Ссылка: Журнал вакуумной науки и технологий | doi: 10.1116/1.5020128

Почему они это сделали?

Эксперимент стал интересным способом продемонстрировать работу [гибкости и точности] µRobotex – платформы для определения характеристик и микросборки крошечных структур, размеры которых составляют менее 10 микрометров. Его цель — обеспечить учёных в области микро- и нанотехнологий передовым, конкурентоспособным оборудованием на международном уровне.

С помощью системы μRobotex инженеры могут создавать функционализированные микроструктуры для идентификации конкретных молекул, размещая свои собственные микроструктуры на оптических волокнах. Эти волокна затем будут вставлены в недоступные или труднодоступные области, например, в кровеносные сосуды, для обнаружения молекул-мишеней.

Кроме того, результаты экспериментов показывают, что интеграция микроробота с вакуумной камерой SEM дает возможность расширить возможности чистых помещений для создания трехмерных микроструктур из различных материалов.

Исследователи также предложили новый механизм изготовления нескольких типов оптических функций для улавливания света на основе нанофотонных кристаллов, решетки, антенн, углеродных нанотрубок, трехмерных биосенсоров с оригами и т. д.

Читайте:Просвечивающий электронный микроскоп теперь может видеть наночастицы в 4D

В настоящее время ученые работают над дальнейшим усовершенствованием системы; Они хотят создавать более жестяные структуры и закреплять их на углеродных нанотрубках радиусом всего 10 нанометров.