In een voorbeeld van hoe een technologie-wonk schoolgeest toont, een ingenieur heeft een gouden logo van de Universiteit van Utah gemaakt dat kleiner is dan de breedte van een gemiddeld mensenhaar.

De gouden ets is slechts 70 micron groot - dat is 70 miljoenste van een meter, of minder dan drie duizendste van een inch, dat is ongeveer de diameter van een blond haar, behoren tot de dunste soorten mensenhaar.

Het etsen werd gedaan op een siliciumbasis met behulp van een dunne bundel elektronen van een van de twee elektronenmicroscopen die de universiteit in 2008 kocht. Hoewel de techniek van elektronenstraallithografie niet nieuw is, het medaillonsymbool is complexer dan de patronen die gewoonlijk worden gemaakt.

"Mensen doen meestal dingen als lijnen en rechthoeken, " zegt Randy Polson, die het kleine medaillon maakte en een senior optisch ingenieur is voor de afdeling Natuur- en Sterrenkunde van de universiteit. "De software die bij de microscoop werd geleverd, bevatte enkele demo's van stickfiguren. Ik dacht:'Hallo, Ik kan het beter dan een stokfiguur.'"

Het medaillon is een van de vele officiële logo's die door de universiteit worden gebruikt. Het toont het blok U-symbool van de universiteit en de oprichtingsdatum, met een achtergrond van bergen en zonnestralen.

Het is gegraveerd op een siliciumchip van twee vijfde van een inch in het vierkant. Voor het blote oog is het een nauwelijks waarneembaar stipje. Onder een conventionele lichtmicroscoop, het ziet eruit als een vage cirkel. Het volledige detail wordt alleen onthuld door een scanning elektronenmicroscoop - hetzelfde apparaat dat werd gebruikt om het te maken.

In het elektronenmicroscoopbeeld, de met goud bedekte delen lijken wit, terwijl de siliciumachtergrond zwart lijkt. De fijnste lijn op het medaillon omsluit het ontwerp. Die lijn is slechts 20 nanometer dik. Dat is 20 miljardsten van een meter, of ongeveer acht tienmiljoenste van een inch breed. Dat is de lengte van de ketting van 75 goudatomen, zegt Polson.

Scanning-elektronenmicroscopen worden het meest gebruikt om de oppervlaktestructuur van objecten te visualiseren. De microscoop stuurt een dunne bundel elektronen op het preparaat, heen en weer scannen over het oppervlak.

De meest gebruikelijke beeldvormingsmodus detecteert "secundaire elektronen" die vrijkomen uit de atomen van het monster door reacties met de elektronenstraal. Monsters in de elektronenmicroscoop die is gebruikt om het medaillon te maken, moeten droog zijn, maar de andere elektronenmicroscoop van de afdeling kan natte monsters analyseren - een nuttige functie voor biologisch onderzoek.

Met elektronenmicroscopen kunnen gravures worden gemaakt met behulp van elektronenstraallithografie, omdat elektronenstralen bepaalde grote moleculen opsplitsen in kortere ketens van kleinere moleculen.

Om het kleine medaillon van de Universiteit van Utah te maken, Polson bedekte de siliciumchip eerst met een dunne laag "photoresist, " een polymeerhars gemaakt van lange ketens van moleculen. Vervolgens focuste hij de elektronenstraal op het resistoppervlak, hij brak de kettingen in korte fragmenten overal waar hij metaal wilde laten hechten.

Hij dompelde de blootliggende chip onder in een oplosmiddel dat de korte ketens wegspoelde en de lange aan het silicium liet kleven. Daarna vergulde hij het blootgestelde oppervlak - waar de korte kettingen waren verwijderd - door de chip in een kamer van verdampt metaal te plaatsen. Daar, nikkel werd afgezet op het blootgestelde silicium, en vervolgens werd er een laag goud op het nikkel aangebracht. Polson gebruikte een ander oplosmiddel om de resterende fotolak weg te wassen.

Het proces duurde ongeveer een uur. Echter, het grootste deel van het project bestond uit het aanpassen en verfijnen van de microscoopinstellingen, onderdeel van Polsons taak om de microscoop beschikbaar te stellen voor onderzoek. Het kostte Polson maanden om de microscoop te kalibreren en erachter te komen welke instructies hij precies moest geven om een ​​scherp beeld van het universiteitsmedaillon te krijgen.

Uitdagingen waren onder meer het bepalen van de tijdsduur om de resist bloot te leggen - te kort en niet genoeg resist wast af, te lang en het beeld ziet er wazig uit - en het aanpassen van de vorm van de elektronenstraal, die de neiging heeft om elliptisch te zijn in plaats van rond.

Naast het onderhoud van de microscoop, Polson helpt tegen betaling universitaire en particuliere onderzoekers die er gebruik van willen maken. Mensen zoeken zijn hulp met de lithografiefunctie voor taken zoals het fabriceren van nanodraden en andere componenten voor nano-elektronica. De beeldvormingsmogelijkheden worden gebruikt in uiteenlopende industrieën, van farmaceutische en metallurgische engineering.