研究人员用超声波在纳米尺度上绘制不可见材料

工业中电子元件的日益小型化需要一种新的纳米级成像技术。代尔夫特研究员 Gerard Verbiest 和 ASML 开发了第一个概念验证方法，他们现在计划进一步开发。该方法使用与怀孕超声扫描相同的原理，但规模要小得多。

超声波

“现有的纳米电子无损成像技术，如光学和电子显微镜，不够准确或不适用于更深的结构，”代尔夫特 3mE 学院的 Gerard Verbiest 解释说。“在宏观尺度上，一种众所周知的 3-D 技术是超声波。这里的优点是它适用于每个样本。这使得超声波成为在非透明样本中映射非透明样本的 3-D 结构的极好方法。 ——破坏性的方式。” 然而，纳米级的超声波技术还不存在。事实上，超声成像的分辨率很大程度上取决于所用声音的波长，通常约为一毫米。

原子力显微镜

“为了改善这一点，超声波已经集成到原子力显微镜 (AFM) 中，”Verbiest 继续说道。“AFM 是一种技术，可以让你用一根细针极其准确地扫描和绘制表面。这里的优点是决定分辨率的不是波长而是 AFM 尖端的大小。不幸的是，在到目前为止使用的频率(1-10 MHz)，AFM的响应很小而且不清楚。我们确实看到了一些东西，但我们不清楚我们看到的是什么。所以使用的声音频率需要进一步增加，到 GHz 范围，这就是我们所做的。”

Verbiest 解释说，增加频率是最近才成为可能的。“我们通过光声学来实现这一目标。使用光声效应可以产生极短的声脉冲。我们已经成功地将这种技术集成到 AFM 中。使用 AFM 的尖端，我们可以聚焦信号。我们的设置- up 准备好了，我们已经进行了第一次测试。”

细胞生物学

如前所述，新方法对纳米电子学特别有趣。“如果你想在未来制造出更小图案的更小芯片，那么这就是你必须采取的步骤，”Verbiest 说。“例如，以纳米精度将两层相互叠加成为可能。”

“但在电子学之外肯定也有潜在的应用。你可以在细胞生物学中使用它来制作单个活细胞的详细 3D 图像，例如线粒体在细胞中的折叠方式。在材料科学中，你可以用它来研究石墨烯等神奇材料的热传输。”

快速进步

Verbiest 取得了快速进展。“一位博士后研究员自去年 4 月以来一直在研究这个项目，自 10 月以来一直是一名博士生。所以在大约八个月的时间里，我们设法用我们的设置进行了第一次测量，我们将继续开发“这在未来一段时间内。最终，同样拥有知识产权的ASML将接管研究，并有望加速新方法的工业应用。但这当然取决于我们获得的结果。”

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