近日，美国能源部橡树岭国家实验室的科学家，首次利用扫描式投射显微镜直接在金属“墨水”中书写图案，且图案宽度还不到人头发丝的一半。

自动化过程的控制是将STEM设备中电子束聚焦到充满液体的区域，使金属沉积在硅微芯片来实现的，沉积得到的图案尺寸是纳米级别或是原子、分子级别。

通常来说，纳米图案化的制备需要应用光刻技术，即采用抗蚀剂对其他区域进行保护，而橡树岭国家实验室这一直接书写的新技术与光刻技术的区别在于，不需要抗蚀剂。

关于这一技术的更多性能细节发表于英国皇家化学学会会刊Nanoscale上，研究人员近期正在申请专利。这一技术将为定制的电子设备和其他应用的制备提供一种新的思路和方法。

文章的第一作者，美国能源部橡树岭国家实验室纳米材料科学中心教授Raymond Unocic说道：“我们可以在特定位置通过沉积高纯的金属来量身定做材料的性能要求，还可以定制体系的结构和化学组成，但是这仅仅限于在液体中可溶解的，且能够发生化学反应的体系。”

实验采用的是绘图图像来处理纳米模板，然后将电子束射入含有氯化钯溶液的区域中，电子束通过的区域将会有纯钯分离出来并沉积。

液体环境对化学来说是必不可少的。研究人员首先需要找到一种方法来封装液体，以确保显微镜内的真空吸尘器极端干燥，不会将液体蒸发。研究人员开始用氮化硅膜作为通过该电子束可通过的一个窗口，制成微芯片的区域。

然后，研究人员需要从STEM仪器中引出新功能。“利用成像和光谱显微镜，来实现对特定地点的纳米化学反应的控制。与其电子束光刻技术一样，可通过接口的显微镜方式来控制光束，但是这与扫描透射电子显微镜像差校正的设置的方式不一样。”Unocic说。

目前，液体油墨中金属的像素可以直接写为40纳米，是流感病毒宽度的两倍。在今后的工作中，科研人员将致力于使其分辨率降至10纳米，接近传统的纳米光刻技术的状态。他们也想制造出多组分结构。


来源：科学网