211service.com
Nanoprint bliver stort
En udskrivningsteknik, der kunne udrydde funktioner på kun snesevis af nanometer på tværs i industriel skala, flytter endelig ud af laboratoriet. Det nye roll-to-roll nanoimprint litografisystem kan bruges til billigt og effektivt at udskille nanomønstrede optiske film for at forbedre ydeevnen af displays og solceller.
Nano presse: Dette 10 x 30 centimeter plastark (øverst) er blevet mønstret med en række polymerlinjer i nanoskala ved hjælp af roll-to-roll nanoimprint litografi (nederst). Filmen er iriserende på grund af den måde, dens nanoskala spreder lys på.
Nanoimprint litografi bruger mekanisk kraft til at presse et nanoskalamønster ud og kan lave meget mindre funktioner end optisk litografi, som er ved at nå sine fysiske grænser. Teknikken er udviklet som et værktøj til at miniaturisere integrerede kredsløb, og en håndfuld virksomheder, bl.a Molekylære aftryk fra Austin, TX, udvikler det stadig til denne applikation.
Indtil videre har det dog været svært at opskalere nanoimprint-litografi pålideligt. For at opnå den opløsning, der er nødvendig for at printe transistorer, er det for eksempel nødvendigt at bruge et fladt stempel, der er et par centimeter kvadratisk og skal flyttes gentagne gange over en overflade. Dette er ikke praktisk, når du udskriver film med stort område til mange andre applikationer. Skærme og solceller kræver udskrivning over et meget større område og derefter skære det op i ark, siger Jay Guo , lektor i elektroteknik og datalogi ved University of Michigan. Du skal gøre det på en kontinuerlig måde.
For at løse dette problem udviklede Guo et stempel, der kan bruges til roll-to-roll nanoimprinting over store områder. Hans opsætning bruger en polymerform viklet rundt om en rullende cylinder til at presse et mønster ind i et materiale kaldet en resist, der sidder på toppen af enten en stiv glasbagside eller en polymer. For at lave den færdige komponent fikseres mønsteret derefter med et glimt af ultraviolet lys. Processen, beskrevet i journalen ACS Nano ,kan gøres kontinuerligt med en hastighed på en meter i minuttet, og Guo siger, at han har brugt det til at udskrive funktioner så små som 50 nanometer over et område seks tommer bredt. Den opløsning er ikke god nok til at lave integrerede kredsløb, men den er tilstrækkelig til udskrivning af optiske enheder såsom lyskoncentratorer og gitter.
Dette er ikke første gang, at rulle-til-rulle-udskrivning er blevet udforsket til nanoimprint-litografi. Men Yong Chen , professor i materialevidenskab og ingeniørvidenskab ved University of California, Los Angeles, siger, at Michigan-gruppen har gjort denne proces mere pålidelig med lavere defekttæthed.
Ved første øjekast ligner den nye rulle-til-rulle-printer en avispresse, men den er meget mere kompleks. Kvaliteten af det endelige nanoprodukt afhænger af at opnå den rette balance af egenskaber i trykmaterialerne. Silicium og andre stive materialer, der bruges til at lave normale nanoimprint litografi-stempler, kan ikke vikles rundt om en cylinder. Så Guo valgte en polymer, der er stiv nok til at fungere som et pålideligt stempel, men også bøjeligt nok til at vikle rundt om printerens ruller. Den færdige resist skal også klæbe til underlaget uden at være for tyktflydende, og den skal hærde hurtigt uden at krympe.
Dette arbejde er et vigtigt industrielt fremskridt, som burde [muliggøre] en bredere anvendelse af nanoimprinting, siger Stephen Chou , professor i elektroteknik ved Princeton University og en pioner inden for nanoimprint litografi siden slutningen af 1990'erne.
Processen udviklet af Guos gruppe kunne bruges til at fremstille nanofotoniske enheder i stor skala og højtydende trykt elektronik, tilføjer Ali Javey , assisterende professor i elektroteknik og computervidenskab ved University of California, Berkeley. Javey, der udvikler rulletrykmetoder til elektroniske materialer såsom siliciumnanotråde, advarer dog om, at formenes levetid skal løses, før teknikken sandsynligvis vil blive bredt vedtaget af industrien. Det ville være ret attraktivt, hvis formen ikke skal udskiftes ofte, for at gøre processen så kontinuerlig som muligt, siger Javey.
Michigan-forskerne vil arbejde på at formindske opløsningen opnået med teknikken og udvikle den til fremstilling. Guo siger, at hans gruppe arbejder med virksomheder, der er interesserede i at bruge printprocessen til deres produkter. Det er en basisteknik, der kan bruges til at lave mange ting, siger han.