Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley opracowano nową metodę tworzenia układów scalonych, która znacząco zwiększa możliwości obecnie wykorzystywanej litografii. Akademicy połączyli metalowe soczewki skupiające światło dzięki pobudzonym elektronom (plazmonom) z "latającą głowicą" przypominającą głowicę zapisująco/odczytującą dysku twardego. Już obecnie za pomocą takiego urządzenia naukowcy są w stanie tworzyć linie szerokości 80 nanometrów z prędkością 12 metrów na sekundę. Twierdzą przy tym, że uda im się zwiększyć rozdzielczość urządzenia.

Dzięki nanolitografii plazmonowej będziemy w stanie 10-krotnie zmniejszyć powierzchnię obecnie wykorzystywanych procesorów, jednocześnie znacząco zwiększając ich wydajność. Technologia ta może również zostać wykorzystana do tworzenia ultragęstych dysków twardych, które przechowają od 10 do 100 razy więcej danych, niż dzisiejsze dyski - mówi profesor Xiang Zhang, szef zespołu badawczego.

Współczesne procesy litograficzne są bardzo podobne do procesu tworzenia fotografii. Pokryty światłoczułym materiałem plaster krzemowy poddaje się działaniu światła przepuszczonego przez maskę, która jest wzorcem przyszłego układu scalonego. Następnie naświetlony plaster poddaje się obróbce chemicznej, w wyniku której wzorzec pokrywa się odpowiednią siecią połączeń i podzespołów.

Magister Liang Pan, który współpracuje przy wspomniany projekcie z profesorami Zhangiem i Davidem Bogym, wyjaśnia: Litografia optyczna, zwana też fotolitografią, umożliwia tworzenie złożonych wzorców na krzemowym podłożu. Jednak możliwości tej techniki ogranicza fundamentalna natura światła. W celu uzyskania coraz mniejszych elementów, musimy używać światła o coraz krótszej fali, co dramatycznie zwiększa koszty produkcji. Ponadto istnieje też limit dyfrakcji, ograniczający stopień skupienia światła. Przy obecnych technikach litograficznych tą granicą jest 35 nanometrów. Opracowana przez nas technologia pozwala na osiągnięcie znacznie większej rozdzielczości stosunkowo niewielkim kosztem.


Naukowcy z Berkeley, by pokonać limit dyfrakcji, postanowili wykorzystać fakt, że na powierzchni metali znajdują się wolne elektrony, które po wystawieniu na działanie światła zaczynają oscylować. Ten proces oscylacji, podczas którego światło jest absorbowane i generowane, jest znany jako fala zanikająca, a jej długość jest znacznie mniejsza niż długość fali światła. Specjaliści stworzyli srebrne plazmonowe soczewki składające się z koncentrycznych kręgów, dzięki którym światło skupia się w centrum soczewki i jest emitowane na drugą stronę przez umieszczoną w jej centrum dziurę.

W prototypowych soczewkach dziury miały średnicę mniejszą niż 100 nanometrów, ale, teoretycznie, możliwe jest stworzenie otworów o średnicy 5-10 nanometrów. Zestaw takich soczewek został następnie umieszczony na "latającej plazmonowej głowicy", czyli wspomnianej wcześniej głowicy poruszającej się w czasie procesu litograficznego nad światłoczułą powierzchnią.

Eksperci z Berkeley mówią, że na takiej głowicy można umieścić nawet 100 000 soczewek, znacznie zwiększając jej wydajność. Cały proces przypomina nieco odtwarzanie płyt winylowych, gdzie ramieniem z igłą jest głowica plazmonowa, a płytą - obracający się plaster krzemowy. Jako że emitowane przez plazmony światło zanika po przebyciu około 100 nanometrów, głowica musi znajdować się blisko plastra, na którym tworzy układ scalony. Jest ona utrzymywana w odległości 20 nanometrów od plastra przez powietrze, którego ruch wywołany jest obracaniem się samego plastra.

Naukowcy udowodnili, że dzięki swojemu urządzeniu są w stanie drukować ścieżki z prędkością od 4 do 12 metrów na sekundę. O tym, jak precyzyjnie działa całość, niech świadczy porównanie profesora Zhanga, który stwierdził, że to tak, jakby Boeing 747 leciał na wysokości 2 milimetrów nad ziemią. Co więcej, odległość wspomnianych 20 nanometrów jest stała i utrzymuje się bez względu na nierówności powierzchni plastra.

Obecnie pojedyncza maszyna do litografii kosztuje 20 milionów dolarów, a zestaw masek - milion dolarów. Przechodzenie na kolejny etap procesu produkcyjnego, czyli zmniejszanie skali np. z 60 do 45 nanometrów, wymaga zastosowania kolejnych bardzo kosztownych luster i soczewek. Inżynierowie z Berkeley mówią, że dzięki ich technologii urządzenia do litografii, które muszą powstać, by można było nadal zmniejszać poszczególne elementy układu scalonego, będą kosztowały wielokrotnie mniej, niż przy zastosowaniu tradycyjnej technologii.

Istnieją, oczywiście, rozwiązania alternatywne dla propozycji z Berkeley - elektronolitografia czy rentgenolitografia - jednak, w porównaniu z nanolitografią plazmonową proces tworzenia układów scalonych jest w tych przypadkach znacznie wolniejszy.

Profesor Zhang mówi, że opracowana przez jego zespół technologia powinna trafić na rynek w ciągu 3-5 lat.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na Tufts University stworzono magnetyczne kompozyty elastomerowe, które poruszają się w różny sposób w odpowiedzi na światło. Z takich materiałów można by produkować wiele różnych urządzeń, od prostych silników i zaworów po ogniwa fotowoltaiczne samodzielnie kierujące się w stronę światła słonecznego.
      Znamy wiele naturalnych przypadków reakcji na światło. Wystarczy przypomnieć sobie kwiaty czy liście zwracające się w stronę słońca. Materiały, które zostały wykorzystane przez naukowców z Tufts wykorzystują temperaturę Curie, czyli granicę temperatury, przy której ferromagnetyk zmienia swoje właściwości. Zmiana temperatury powoduje utratę i odzyskanie właściwości magnetycznych. Biopolimery i elastomery wzbogacone ferromagnetykiem CrO2 po wystawieniu ich na działanie promienia lasera czy promieni słonecznych ogrzewają się, tracą właściwości magnetyczne, a gdy się schłodzą, odzyskują te właściwości. Materiały takie w odpowiedzi na obecność pola magnetycznego w zależności od kształtu, mogą wykonywać proste ruchy, jak zginanie się, zwijanie czy zwiększanie swojej powierzchni. Możemy połączyć te proste ruchy w bardziej złożone, jak pełzanie, chodzenie czy pływanie. A wszystko można kontrolować bezprzewodowo, za pomocą światła, mówi profesor Fiorenzo Omenetto.
      Zespół Omenetto zaprezentował działanie wspomnianych materiałów tworząc elastyczne chwytaki, które w odpowiedzi na światło łapały i puszczały przedmioty. Jedną z zalet takich materiałów jest fakt, że możemy selektywnie aktywować fragment ich struktury poprzez skoncentrowanie na nich światła, mówi jedna z autorek badań, Meng Li. I w przeciwieństwie do innych materiałów pobudzanych światłem, które bazują na ciekłych kryształach, nasze materiały mogą poruszać się od lub do źródła światła. Wszystko to pozwala na budowę zarówno dużych, jak i małych obiektów wykonujących złożone, skoordynowane ruchy, dodaje uczona.
      Naukowcy stworzyli prosty mechanizm, który nazwali „silnikiem Curie”. Materiał w kształcie okręgu został zamocowany na osi i umieszczony w pobliżu stałego magnesu. gdy na fragment okręgu padło światło lasera, utracił on właściwości magnetyczne, doszło do zaburzenia równowagi sił i okrąg się obrócił. Wówczas oświetlony dotychczas fragment znalazł się w cieniu, odzyskał właściwości magnetyczne, a utracił je fragment obok, który znalazł się w promieniu lasera. W ten sposób prosty silnik ciągle się obracał.
      Dobierając odpowiednio kształt materiału, właściwości światła i pola magnetycznego, możemy teoretycznie uzyskać bardziej złożone i precyzyjne ruchu, jak zwijanie i rozwijanie, przełączanie zaworów w mikrokanalikach z płynami, możemy napędzać silniki w skali nano i wiele innych rzeczy, mówi Omenetto.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na fińskim Aalto University uzyskano kondensat Bosego-Einsteina stworzony ze światła i plazmonów powierzchniowych. Ich wzajemne oddziaływanie tworzy polarytony plazmonów powierzchniowych.
      Przed niemal stu laty Einstein i Bose przewidzieli, że prawa mechaniki kwantowej mogą spowodować, iż duże grupy cząstek mogą zachowywać się tak, jakby były jedną cząstką. Zjawisko to nazwano kondensacją Bosego-Einsteina. Pierwszy kondensat tego typu udało się uzyskać dopiero w 1995 roku.
      Kondensaty uzyskiwano już wielokrotnie i w różnych konfiguracjach, jednak naukowcy ciągle nad nimi pracują. Chcą bowiem uzyskiwać je szybciej, w wyższych temperaturach i mniejszej skali. Mają bowiem nadzieję na praktyczne ich wykorzystanie. Z kondensatu Bosego-Einsteina można by stworzyć ekstremalnie małe źródło światła, które niezwykle szybko będzie przetwarzało dane.
      Fińscy uczeni poinformowali o stworzeniu kondensatu Bosego-Einsteina ze światła i elektronów poruszających się na powierzchni złotych nanopręcików. W przeciwieństwie do większości wcześniej uzyskiwanych kondensatów ten z Aalto, jako że złożony jest głównie ze światła, pojawia się w temperaturze pokojowej, nie trzeba całości schładzać do temperatur bliskich zera absolutnego.
      Korzystając ze współczesnych metod produkcyjnych jesteśmy w stanie w łatwy sposób uzyskać macierz z nanopręcików. W ich pobliżu można skupiać światło na bardzo małych powierzchniach, mniejszych nawet od długości fali światła w próżni. Te właściwości dają nam interesujące perspektywy dla przyszłych badań i zastosowań praktycznych nowego kondensatu, mówi profesor Päivi Törmä.
      Głównym problemem związanym z nowym rodzajem kondensatu jest fakt, że błyskawicznie się on pojawia i znika. Z naszych wyliczeń wynika, że czas jego życia jest liczony w pikosekundach, wyjaśnia doktorant Antti Moilanen. Naukowcy musieli więc wymyślić sposób na udowodnienie istnienia czegoś, co znika po bilionowych części sekundy. Wpadli na pomysł, by zmusić kondensat do poruszania się. Kondensat powoduje, że złote nanopręciki emitują światło. Obserwując to światło możemy badać zmiany kondensatu w czasie, dodaje Tommi Hakala. Emitowane światło jest podobne do światła laserowego. Możemy zmieniać odległości pomiędzy nanopręcikami, co pozwala nam na zdecydowanie, czy mamy do czynienia z kondensacją Bosego-Einsteina czy z pojawieniem się zwykłego światła laserowego. To są dwa bardzo zbliżone zjawiska fizyczne, a kluczowym jest możliwość odróżnienia ich od siebie. Oba nadają się też do odmiennych zastosowań, mówi profesor Törmä.
      Światło laserowe i kondensacja Bosego-Einsteina dają jasne promienie, jednak koherencje światła mają różne właściwości. To zaś wpływa na sposób, w jaki można manipulować światłem w zależności od wymaganych zastosowań. Kondensat pozwala na uzyskiwanie niezwykle krótkich impulsów światła, które mogą zostać wykorzystane do szybkiego przekazywania i przetwarzania informacji.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      IBM pokaże dzisiaj prototypowy optyczny układ scalony „Holey Optochip“. To pierwszy równoległy optyczny nadajnik-odbiornik pracujący z prędkością terabita na sekundę. Urządzenie działa zatem ośmiokrotnie szybciej niż inne tego typu kości. Układ pozwala na tak szybki transfer danych, że mógłby obsłużyć jednocześnie 100 000 typowych użytkowników internetu. Za jego pomocą można by w ciągu około godziny przesłać zawartość Biblioteki Kongresu USA, największej biblioteki świata.
      Holey Optochip powstał dzięki wywierceniu 48 otworów w standardowym układzie CMOS. Dało to dostęp do 24 optycznych nadajników i 24 optycznych odbiorników. Przy tworzeniu kości zwrócono też uwagę na pobór mocy. Jest on jednym z najbardziej energooszczędnych układów pod względem ilości energii potrzebnej do przesłania jednego bita informacji. Holey Optochip potrzebuje do pracy zaledwie 5 watów.
      Cały układ mierzy zaledwie 5,2x5,8 mm. Odbiornikami sygnału są fotodiody, a nadajnikami standardowe lasery półprzewodnikowe VCSEL pracujące emitujące światło o długości fali 850 nm.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wykorzystując komórki macierzyste pobrane w pobliżu warstwy granicznej wewnętrznej ludzkiej siatkówki, naukowcy z Uniwersyteckiego College'u Londyńskiego i Moorfields Eye Hospital przywrócili wzrok szczurom. Mają nadzieję, że zabieg uda się także w przypadku naszego gatunku, co pozwoliłoby na leczenie chorych np. z jaskrą.
      Brytyjczycy sądzą, że udało im się odtworzyć "zasoby" komórek zwojowych siatkówki, których aksony tworzą pasmo wzrokowe (rozciąga się ono od skrzyżowania wzrokowego do podkorowego ośrodka wzrokowego - ciała kolankowatego bocznego).
      Za zgodą rodzin akademicy pobrali z oczu przeznaczonych do przeszczepu rogówki próbki komórek macierzystych współistniejącego z neuronami i wspomagającego ich funkcje gleju Müllera. Trafiły one do hodowli laboratoryjnych i przekształciły się w komórki zwojowe siatkówki. Następnie wszczepiono je do oczu gryzoni.
      Ponieważ szczury nie miały wcześniej komórek zwojowych siatkówki, były ślepe. Po przeszczepie elektrody mocowane do łba ujawniły, że mózg reaguje na światło o niewielkim natężeniu.
      Dr Astrid Limb podkreśla, że choć jeszcze daleko do operacji w klinikach okulistycznych, poczyniono ważny krok naprzód w kierunku leczenia jaskry i chorób pokrewnych. W przebiegu jaskry podwyższone ciśnienie w gałce ocznej prowadzi do nieodwracalnego uszkodzenia nerwu wzrokowego oraz właśnie komórek zwojowych siatkówki.
      Przypomnijmy, że badania zespołu dr. Toma Reha z Uniwersytetu Waszyngtońskiego z 2008 r. wykazały, że nie tylko glej Müllera młodych ssaków jest zdolny do podziałów, w wyniku których powstają komórki progenitorowe, zdolne do rozwijania w nowe neurony. Dorosły glej także może zostać ponownie zastymulowany do podziałów.
×
×
  • Create New...