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10 febbraio 2023

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dalla scienza ultraveloce

Il Premio Nobel per la Chimica 2014 è stato assegnato per lo sviluppo della microscopia a fluorescenza super-risolta. Ispirati da questo lavoro, gli scienziati dell'Institute of Photonic Chips (IPC), dell'Università di Shanghai per la scienza e la tecnologia (USST) hanno sviluppato un innovativo percorso di incisione laser per la fabbricazione di modelli di grafene ultrafine.

Questa scoperta rompe la barriera del limite di diffrazione per la litografia ottica a base di carbonio verso un nanomondo. Recentemente il loro lavoro intitolato "Scrittura laser ultraveloce a due raggi di modelli di grafene con dimensioni di sub-diffrazione di 90 nm" è stato pubblicato sulla rivista Ultrafast Science. Gli autori sono il Prof. Xi Chen e il Prof. Min Gu.

Le strutture modellate del grafene inciso al laser (LSG) possono migliorare significativamente le prestazioni dei dispositivi. Nella procedura di fabbricazione convenzionale, una procedura di incisione laser a raggio singolo guida la fotoriduzione dell’ossido di grafene (GO) per formare modelli LSG. A causa della barriera del limite di diffrazione, le larghezze delle linee dei modelli LSG riportati fabbricati erano microdimensionate, dimostrando una grande sfida per ottenere caratteristiche dei modelli LSG oltre la barriera del limite di diffrazione.

Recentemente, sulla base della microscopia a fluorescenza super-risolta, è stata segnalata una tecnologia di incisione laser a due raggi. Un raggio a forma di ciambella inibisce la fotoreazione innescata dal raggio di scrittura, quindi è possibile produrre modelli in resina con larghezze di linea oltre le barriere limite di diffrazione.

"Il nostro obiettivo è fabbricare modelli di grafene ultrasottile attraverso il percorso a due raggi", spiega il professor Xi Chen. “Tuttavia, il percorso di inibizione della fotoriduzione GO non è stato realizzato. Il compito cruciale è ottenere un percorso a collo di bottiglia dell’ossidazione LSG guidata dal laser”.

Nell'articolo di Ultrafast Science è stato rivelato un percorso di fotoossidazione dell'LSG con elevati gradi di riduzione. Un cambiamento chimico da LSG a grafene ossidato inciso al laser (OLSG) può essere indotto mediante incisione del raggio laser a femtosecondi.

Sulla base del meccanismo di ossidazione, un raggio laser di riduzione a forma di ciambella e un raggio di ossidazione sferica da 532 nm vengono controllati simultaneamente per la fabbricazione di LSG. Il raggio sferico trasforma l'LSG in OLSG, dividendo la linea LSG in due segmenti caratterizzati da sub-diffrazione. È stato ottenuto un modello LSG con una larghezza di linea LSG minima di 90 nm.

"Il grafene è il materiale di base per l'elettronica del carbonio. La procedura di incisione laser a due raggi offre una potente strategia per la produzione di micro/nanocircuiti di nuova generazione", afferma il professor Min Gu.

Maggiori informazioni: Xi Chen et al, Scribing laser ultraveloce a due raggi di modelli di grafene con dimensioni della caratteristica di subdiffrazione di 90 nm, Ultrafast Science (2022). DOI: 10.34133/ultrafastscience.0001

Fornito da Ultrafast Science