In zijn lezing uit 1959 There's Plenty of Room at the Bottom, de Amerikaanse natuurkundige Richard Feynman stelde de vraag:"Waarom kunnen we niet de volledige 24 delen van de Encyclopaedia Britannica op de kop van een speld schrijven?" wetenschappers hebben grote vorderingen gemaakt op het ontluikende gebied van nanotechnologie - en onder hen, het lezen en schrijven van kenmerken op atomaire schaal.

Huidige technieken voor het modelleren van kenmerken op atomaire schaal, echter, zijn beperkt door hun vermogen om kleuren of grijswaardeninformatie te repliceren. Joel Yang van het A*STAR Institute of Materials Research and Engineering en collega's hebben nu een patroontechniek ontwikkeld die een getrouwe reproductie van grijswaardenafbeeldingen produceert met een nauwkeurigheid tot tientallen micrometers.

Conventionele micropatroontechnieken bouwen doorgaans voort op halftoonafdrukken, waarbij de helderheid van het beeld wordt gegenereerd door de dichtheid van monochromatische elementen te variëren. De techniek van Yang beschouwt deze elementen als 'nanoposten' - palen van slechts tien nanometer groot - die zijn gerangschikt in een van de 17 mogelijke patronen of 'tinten'. Het produceert vervolgens getrouwe reproducties van grijswaardenafbeeldingen met behulp van deze 17 tinten in de hand.

Als bewijs van principe, de onderzoekers repliceerden de patronen van een testafbeelding (afgebeeld) op een oppervlakte van 40 vierkante micrometer. In de dichtste regio, de scheiding tussen afzonderlijke stippen was slechts 10 nanometer.

De halftoontechniek was eerder gebruikt om optische microfoto's in grijstinten te maken. Echter, Yang en collega's hebben de benadering nu naar het rijk van elektronenmicroscopie geduwd:"Onze techniek maakt gebruik van een elektronenstraal-lithografiemethode met een van de beste resoluties, waardoor we grijswaardenafbeeldingen kunnen maken die sterk geminiaturiseerd zijn, ’ legt Yang uit. "De methode zou nuttig moeten zijn voor het maken van afbeeldingen die kunnen worden gezien onder een optische microscoop en kan nieuwe wegen openen om kleuren aan afbeeldingen toe te voegen."

Yang en zijn team voorzagen verschillende toepassingen van de geminiaturiseerde afbeeldingen, bijvoorbeeld, in anti-namaakfuncties voor nanofotonische apparaten. “Maar vooral dit zijn opvallende beelden, ' zegt Yang. Inderdaad, een van de afbeeldingen - een 4000-voudige miniaturisatie van de mezzotint Dewdrop van M. C. Escher - heeft vorig jaar de Grand Prize Award gewonnen van de International Conference on Electron, Ion, en Photon Beam Technology and Nanofabrication (EIPBN) conferentie. "Het winnen van die prijs was een spannende ervaring, vooral omdat deze werd gepresenteerd door een gemeenschap van nanofabricage-experts", zegt Yang. "Iemand die genoeg in het scherm van een scanning-elektronenmicroscoop staart, zou de intriges en esthetische schoonheid van deze microfoto's waarderen. Het is zeldzaam om een ​​scanning-elektronenmicroscoopbeeld te zien van een fotorealistisch persoon die vanuit de nanowereld naar u staart. "