Una nueva herramienta ahora descansa en la caja de herramientas de impresión 3D. El haz de electrones en un microscopio electrónico de transmisión de barrido se ha controlado exquisitamente con componentes electrónicos especialmente programados para hacer un túnel en material no cristalino y construir características 3D que estén en perfecta alineación con el sustrato subyacente es decir , epitaxial.El resultado son materiales de diseño con estructuras deseables, como microchips, o materiales con propiedades únicas.Esencialmente, se puede crear cualquier forma exponiendo áreas con patrón a un mayor número de electrones que las áreas sin patrón, lo que da como resultado características 3D epitaxiales de hasta 1-2 nanómetros, menos que el ancho de una hebra de ADN.
Los microscopios electrónicos con haces enfocados atómicamente, incluso de instrumentos más antiguos, se pueden transformar fácilmente de herramientas de caracterización a plataformas de fabricación a nanoescala, complementando la impresión 3D macroscópica. Esta herramienta de fabricación a nanoescala podría usarse para hacer circuitos integrados y sistemas que no están en equilibrio, como estratégicamenteimpurezas concentradas en cristales que dan lugar a propiedades únicas.
La impresión 3D ha revolucionado la forma en que podemos hacer y diseñar materiales. Ahora, un equipo dirigido por científicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge ha agregado otra herramienta a la caja de herramientas de impresión 3D. Combinando el haz de electrones enfocado en un microscopio electrónico de transmisión de barrido con nuevosLos controles permitieron la escultura atómica de material cristalino a partir de material no cristalino y la construcción de tamaños de características 3D de hasta 1-2 nanómetros. Las características cristalinas tienen una alineación particular con los átomos subyacentes, lo que permite que las propiedades mecánicas y eléctricas se extiendan por todo el material.
El haz de electrones del microscopio electrónico de transmisión de barrido esculpió con precisión atómica una característica de óxido cristalino de una capa de óxido no cristalino sobre un sustrato cristalino. Curiosamente, esta capa de óxido no cristalino se hizo mediante un proceso generalmente indeseable: mientras se preparaba unmuestra para el microscopio electrónico, se produce una redeposición significativa del sustrato inicialmente cristalino.
Este material redepositado no es cristalino y está encima de la película cristalina inicial. El haz de electrones puede luego esculpir y cristalizar este material no cristalino. Además, para lograr esta manipulación atómica, los científicos tuvieron que programar a medida la electrónica externapara controlar la trayectoria del haz de electrones. Los electrones que golpean el material no cristalino inducen el crecimiento de nanoestructuras cristalinas. El número de electrones que golpean la muestra controla la tasa de crecimiento de la característica 3D del material no cristalino.
A intensidades de haz de electrones más bajas, se pueden obtener imágenes del material sin inducir el crecimiento. La nanofabricación con escultura a nivel atómico puede conducir a nuevos materiales 3D para circuitos integrados, así como a nuevos estudios experimentales fundamentales que van desde la cristalización hasta la difusión que pueden complementar el modelado y la simulación..
Este trabajo fue apoyado por el Departamento de Energía de EE. UU. DOE, la Oficina de Ciencias, la Oficina de Ciencias Energéticas Básicas; el Centro de Ciencias de Materiales Nanofásicos y las Instalaciones de Computación de Liderazgo de Oak Ridge, Instalaciones para Usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE;Programa de Investigación y Desarrollo en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Departamento de Energía, Oficina de Ciencias . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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