नैनोवायर चिप दोषों का पता लगाता है

सही सुझावों के साथ ट्रैक पर आंतरिक तनाव

रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए नैनोवायर की वेल्डिंग के लिए हेरफेर अनुक्रम, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में निगरानी: ए) सिलिकॉन लॉन से टूटा हुआ है और सोने के सिर पर झुका हुआ है; बी) स्पेक्ट्रोस्कोप की अभी भी अपरिष्कृत टिप नैनोवायर के संपर्क में आती है; सी) टिप ऊर्ध्वाधर स्थिति में नैनोवायर लाता है; डी) टिप और नैनोवायर को इलेक्ट्रॉन बीम द्वारा एक साथ वेल्डेड किया जाता है; ई) माइक्रोस्कोप से परिष्कृत नैनो-टिप को हटा दिया जाता है; च) रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी में उपयोग के लिए तैयार टिप धारक। © Empa
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हम अधिक शक्तिशाली कंप्यूटर, और भी अधिक सुविधाओं के साथ मोबाइल फोन, छोटे एमपी 3 खिलाड़ियों की उम्मीद करते हैं। हाई-टेक के दिल में छोटे सर्किट के साथ सिलिकॉन चिप्स हैं। चिप्स की गुणवत्ता की जांच करने के लिए, रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी जैसे ऑप्टिकल तरीकों का उपयोग किया जाता है। स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक में एक महत्वपूर्ण सुधार अब वैज्ञानिकों द्वारा प्राप्त किया गया है। उन्होंने एक सिलिकॉन नैनोवायर टिप का निर्माण किया, जो विधि को 100 गुना अधिक सटीक बनाता है। यह आणविक स्तर पर भी परिवर्तन करता है - एक चिप पर, उदाहरण के लिए - दृश्यमान।

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नैनोमीटर रेंज में सामग्रियों के गुणों का अध्ययन करना थून में नए एम्पा मटीरियल और नैनो टेक्नोलॉजी डिवीजन की विशेषता है। जोहान मिक्लर की टीम तथाकथित टिप-एन्हांस्ड रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी की मदद से ठोस पदार्थों की आंतरिक संरचना की जांच करती है: एक लेजर बीम एक नमूने की सतह को स्कैन करता है और इसमें अणुओं को कंपन करने का कारण बनता है। अणु कुछ प्रकाश को अवशोषित करते हैं - और फिर बाद में इसे फिर से विकीर्ण करते हैं।

यह "रमन स्कैटरिंग" कई रासायनिक पदार्थों और सामग्रियों के लिए अद्वितीय है - उनके ऑप्टिकल फिंगरप्रिंट, इसलिए बोलने के लिए। इसमें से एक घटाया जा सकता है, एक तरफ, नमूने में क्या है; दूसरी ओर, चाहे वह दोषपूर्ण हो या आंतरिक में यांत्रिक तनाव हो।

लेजर स्पॉट अणुओं को दिखाई देता है

अब तक, हालांकि, हेलर और मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट के मिक्लर और उनके सहयोगी सिल्के क्रिस्टियन जैसे शोधकर्ताओं को एक समस्या का सामना करना पड़ा है। स्पेक्ट्रोस्कोपी के दौरान सबसे छोटे घटकों में यांत्रिक तनावों का पता लगाने में सक्षम होने के लिए, लेजर स्पॉट को स्थानीय रूप से प्रवर्धित किया जाना चाहिए। उद्देश्य एक धातु की नोक है, जो कि केवल सही आकार और आकार में नैनोमीटर से बना है - अब तक एक तकनीकी असंभव है। इसलिए, नैनोमीटर पैमाने पर सामग्रियों के नियंत्रण की अनुमति देने और बेहतरीन भौतिक दोषों का पता लगाने के लिए माप पर्याप्त संवेदनशील नहीं था। प्रदर्शन

वैज्ञानिक खुद को दशकों से पूछ रहे हैं: आप लेजर बीम की मदद से अणुओं को कैसे देख सकते हैं? लेज़रों के प्रकाश स्पेक्ट्रम की तरंग दैर्ध्य एक माइक्रोन (या 1000 नैनोमीटर) तक पहुंचते हैं। इसके विपरीत, अणु आकार में केवल कुछ नैनोमीटर होते हैं और इसलिए ऐसी प्रकाश तरंगों द्वारा व्यक्तिगत रूप से दिखाई नहीं दे सकते हैं - अर्थात, उन्हें भंग किया जा सकता है। 1974 में प्रकाश की तरंगों को "आउटमार्ट" करने का एक तरीका यूएस केमिस्ट मार्टिन फ्लीसमैन द्वारा पाया गया था, वही व्यक्ति जो पंद्रह साल बाद दावा किया था कि वह ठंडा परमाणु संलयन प्राप्त करने में सफल रहा है। जबकि ठंड के संलयन को कभी दोहराया नहीं जा सकता है और आज एक कल्पना माना जाता है, उनके ऑप्टिकल प्रयोगों ने अन्य चीजों के अलावा, रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी में क्रांति ला दी है।

टिप का समापन महत्वपूर्ण है

फ्लेशमैन ने पाया कि एक सोने या चांदी लेपित गोल टिप कुशलता से प्रकाश लेजर बीम से अणुओं या क्रिस्टल में जोड़े। यह रमन विधि को और अधिक संवेदनशील बनाता है; सैद्धांतिक रूप से, यहां तक ​​कि व्यक्तिगत अणुओं का भी पता लगाया जा सकता है। व्यवहार में, हालांकि, उच्च संकल्प के लिए सुझावों की सुंदरता अभी भी सीमित तत्व है। छिड़काव किया हुआ सोना विभिन्न रूपों में जम जाता है। नतीजतन, टिप हर बार आकार और आकार में थोड़ा भिन्न होता है।

"ऐसा एक बिंदु इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत मैटरहॉर्न जैसा दिखता है, " मिक्लर कहते हैं। हालांकि, नैनोमीटर-स्केल परिशुद्धता का ट्रैक रखने के लिए, जैसे कि समय के साथ एक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक घटक कैसे बदलता है, नैनोमीटर पर टिप बिल्कुल समान होना चाहिए। तभी परिणाम तुलनीय हैं।

समान सुनहरे पैच के साथ सिलिकॉन नैनोवायर

अब मिचलर और क्रिस्टियन ने रमन युक्तियों को परिष्कृत करने के लिए एक नई विधि विकसित की है: वे सिलिकॉन प्लेट पर सोने के प्लग के साथ सिलिकॉन नैनोवायर्स बढ़ते हैं। लॉन में नैनो घास के ब्लेड की तरह उगते हैं। घास के विपरीत, हालांकि, वे केवल कुछ माइक्रोन लंबे होते हैं, 25 और 500 नैनोमीटर के व्यास के साथ। सबसे महत्वपूर्ण: सभी तारों में एक समान, पूरी तरह से गोल सोने की टिप है। मैटरहॉर्न का कोई चिन्ह नहीं। बल्कि बुंडेसहास के गुंबद से।

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में, नैनोवायर फिर एक धारक को वेल्डेड किया जाता है। "यह हमें तारों को देखने और ठीक से नियंत्रित करने में सक्षम बनाता है जहां उन्हें नीचे रखना है और उन्हें इकट्ठा करना है", मिचलर की टीम के नैनोवायर विशेषज्ञ, स्टीफ़न फालबुस्च बताते हैं। वह और उनके सहयोगी सैमुअल हॉफमैन धारक को जॉयस्टिक द्वारा नैनोड्राइव में से एक पर ड्राइव करते हैं। जॉयस्टिक पर एक छोटा झटका और तार शीर्ष पर चिपक जाता है। वह एक इलेक्ट्रॉन बीम के साथ दृढ़ता से वेल्डेड है। अब फाहलबुश नैनो-रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए टिप का उपयोग कर सकते हैं।

नई पद्धति कितनी संवेदनशील है, यह परीक्षण हाले में सहयोगियों को दिखाता है: टिप को मैलाचिटग्रेन की एक आणविक परत पर चलाया जाता है। यद्यपि केवल एकल डाई अणु समर्थन पर झूठ बोलते हैं, वे एक स्पष्ट रमन संकेत प्रदान करते हैं। इस प्रकार, रिज़ॉल्यूशन मापने के लिए पर्याप्त उच्च है, उदाहरण के लिए, अर्धचालक के आंतरिक यांत्रिक तनाव में परिवर्तन। ये महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे दोष और भौतिक क्षति का संकेत देते हैं।

अगले चरण के रूप में स्वचालन

रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए नैनो-टिप्स का उत्पादन करने की मिशेल की विधि एक बहुत बड़ा कदम है, विशेष रूप से यूरोपीय संघ की परियोजना नैनो के लिए, जिसमें एम्पा 2006 से फ्रांस, जर्मनी और स्विट्जरलैंड के भागीदारों के साथ मिलकर अनुसंधान कर रही है। लक्ष्य अर्धचालक उद्योग के लिए एक नैनोरोबोट का निर्माण है। भविष्य में, रोबोट को स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में एक प्लेटफॉर्म पर छोटे-छोटे नमूनों को संभालने में सक्षम होना चाहिए और मानव सहायता के बिना युक्तियों का उत्पादन करना चाहिए।

स्वचालित उत्पादन - और संबंधित कम लागत - भी रासायनिक विश्लेषण में उदाहरण के लिए, नैनोपाइप्स के आवेदन के क्षेत्र का विस्तार कर सकता है। उदाहरण के लिए, अपराधीकरण या अस्पताल की स्वच्छता नैनोमेनिपुलेशन की क्षमता से लाभान्वित हो सकती है, अगर भविष्य में, जैकेट पर एक भी कोकेन अणु संदिग्ध या एक एकल घातक जीवाणु को बचाता है जो जीवन रक्षक संगरोध को ट्रिगर करता है।

(idw - एम्पा। मटेरियल रिसर्च एंड टेक्नोलॉजी, 16.05.2007 - DLO)