(Phys.org) - Een van de meest veelbelovende innovaties van nanotechnologie is de mogelijkheid om snelle nanofabricage uit te voeren met behulp van tips op nanometerschaal. De fabricagesnelheid kan drastisch worden verhoogd door warmte te gebruiken. Van hoge snelheid en hoge temperatuur is bekend dat ze de punt aantasten... tot nu toe.

"Thermische verwerking wordt veel gebruikt in de productie, " volgens William King, het College of Engineering Bliss Professor aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign. "We hebben gewerkt aan het verkleinen van thermische verwerking tot op nanometerschaal, waar we een warmtebron op nanometerschaal kunnen gebruiken om materiaal toe te voegen of te verwijderen, of een fysieke of chemische reactie veroorzaken."

Een van de belangrijkste uitdagingen was de betrouwbaarheid van de tips op nanometerschaal, vooral bij het uitvoeren van nano-schrijven op harde, halfgeleider oppervlakken. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de Universiteit van Illinois, Universiteit van Pennsylvania, en Advanced Diamond Technologies Inc., hebben een nieuw type nanotip gemaakt voor thermische verwerking, die volledig van diamant is gemaakt.

"Het uiteinde van de diamantpunt is 10 nm groot, King legde uit. "De tip kan niet alleen worden gebruikt voor thermische verwerking op nanometerschaal, maar het is extreem slijtvast."

De onderzoeksresultaten worden gerapporteerd in het artikel, "Ultrananokristallijne diamantpunt geïntegreerd op een verwarmde atomic force microscoop cantilever, " die in het journaal verschijnt Nanotechnologie . De studie laat zien hoe de 10 nm diamantpunt scant in contact met een oppervlak over een afstand van meer dan 1,2 meter, en ervaart in wezen geen slijtage over die afstand.

"De scanafstand is gelijk aan 100 miljoen keer de grootte van de tip, "zei King. "Dat is het equivalent van een persoon die vier keer rond de omtrek van de aarde loopt, en dit te doen zonder meetbare slijtage."

"De robuustheid van deze op diamanten gebaseerde sondes onder zulke zware omstandigheden - hoge temperaturen en spanningen in een oxiderende omgeving - is vrij opmerkelijk en overtreft alles wat ik heb gezien met andere AFM-sondes, " zei Robert Carpick, hoogleraar werktuigbouwkunde en toegepaste mechanica aan de Universiteit van Pennsylvania en co-auteur van het onderzoek. "Dit niveau van duurzaamheid in combinatie met de multifunctionaliteit van een thermische sonde opent echt nieuwe toepassingen voor de AFM."

"We zijn blij met de resultaten, omdat ze eens te meer de superioriteit van diamanten tips bewijzen ten opzichte van andere soorten sondetips als het gaat om lage slijtage en weerstand tegen ruwe omgevingen, " zei Nicolaie Moldavië, een wetenschapper bij Advanced Diamond Technologies en co-auteur van het onderzoek.