Revista >> Noiembrie 2008 [Nr. 110] >> Cercetare

Spre o facilitate experimentală de nivel european în micro-şi nanotehnologie

Acad. Dan Dascalu

28 Noiembrie 2008

Micro- şi nanotehnologiile pătrund astăzi în toate domeniile de aplicaţie, de la mediu la energie şi de la industria auto la tehnicile medicale.

Cercetarea în domeniul micro-şi nanotehnologiilor necesită o puternică concentrare de resurse experimentale şi un mod special de organizare (modelele aparţin ţărilor dezvoltate, cum ar fi SUA şi unele ţări europene).

Mai întâi, procesele de mare fineţe necesită o aşa-numită “cameră albă” sau “cameră curată” (clean room) - o infrastructură complexă de lucru, de 1000 de ori mai curată decât o sală pentru operaţii chirurgicale. Echipamentele complexe de fabricaţie la scară “micro” şi “nano” sunt dublate de aparatură de mare fineţe pentru investigare.

O facilitate de acest gen trebuie să fie extrem de versatilă, permiţând atât cercetarea unor noi materiale şi procese, realizarea unor structuri experimentale conceptual noi, cât şi realizarea simultană a numeroase structuri (microproducţie) sau a unor structuri complexe, integrate. Se pot realiza astfel simultan mii de senzori ca dispozitive individuale sau se pot fabrica matrici de senzori, fiecare matrice fiind o “piesă” (dispozitiv) unic. “Micro” şi “nano” înseamnă nu numai “mic” sau “foarte mic”, ci şi ieftin şi/sau complex. Din punct de vedere organizatoric, trebuie să existe posibilitatea de a acoperi o gamă extrem de variată de activităţi, de la cercetarea fundamentală şi cea de material până la cercetare industrială şi microproducţie.

O facilitate “micro-nano” trebuie să fie un “centru experimental” - placă turnantă a activităţii CD a unui institut. Dar mai mult decât atât! Facilitatea trebuie să fie deschisă: a) cercetătorilor din alte domenii, pentru a susţine o investigaţie multidisciplinară cu aplicaţii diverse; b) studenţilor de la masterat şi doctorat – pentru a asigura formarea resurselor umane; c) industriei (şi, în primul rând, IMM-urilor inovative) – pentru a facilita inovarea.

Imaginea alăturată are o suprafaţă de 5 micron x 5 micron, în timp ce grosimea liniilor literelor este de 115 nm şi punctul de pe “i” este de 180 nm. Substratul folosit este aur şi textul este „scris” cu MHA (16 – Mercaptohexadecanoic Acid). Imaginea a fost “citită” la un unghi de 10, iar textul reprezintă logo-ul IMT- Bucureşti.

O astfel de facilitate se clădeşte acum în „hala tehnologică” a IMT, laborator cu laborator şi echipament cu echipament. În iunie 2008 a fost instalat un echipament performant de litografie cu fascicul de electroni: Raith e_Line. Această tehnică constă în baleierea unei suprafeţe, acoperite cu un strat de electronorezist, de către fasciculul de electroni care va „scrie” astfel pe suprafaţă „tiparul” dorit. e_LiNE permite o rezoluţie mai bună de 20 nm, pe întreaga arie activă (10cm x 10cm). Dispunând de opţiunile de lucru pentru nanomanipularea probelor, depunere şi corodare in-situ, echipamentul este de fapt o „staţie de nanoinginerie”, prima de acest gen într-o întinsă zonă geografică. Echipamentul este ideal pentru cercetarea în domeniul nanotuburilor de carbon, ingineria filmelor subţiri, cristalelor fotonice şi fizicii cuantice.

Figura din stânga arată litografia “combinată” (optică – fascicul de electroni) pentru aplicaţii biomedicale: litografie optică (medalion stânga) şi litografia cu fascicul de electroni (medalion dreapta). Figura din dreapta reprezintă o imagine generală a echipamentului.

Nanolitografia “prin imprimare” este o altă noutate în IMT- Bucureşti. Este o tehnologie care realizează structuri cu dimensiuni caracteristice de ordinul zecilor de nanometri până la microni. Un cantilever tip AFM (folosit şi în microscopia de forţă atomică = AFM) este „scufundat” în „cerneală” şi „scrie” pe substrat. „Cerneală” poate fi o soluţie de polimer, soluţie de molecule organice, precursori sol-gel, macromolecule, coloizi de nanoparticule. Aplicaţiile sunt legate de funcţionalizarea suprafeţelor (în directă legătură cu proteica, recunoaşterea ADN-ului, identificarea viruşilor), dar şi în corecţia măştilor fotolitografice, electronică moleculară, realizarea de tipare pentru litografia de nanoimprimare.

Echipamentele de mai sus sunt instalate într-o zonă recent amenajată a halei tehnologice. Nanolitografia de imprimare este disponibilă în noua cameră albă (clasă 1000), pusă în funcţiune la începutul lui septembrie 2008, alături de alte echipamente tehnologice (depuneri în vid prin pulverizare şi prin fascicul de electroni, corodare în ioni reactivi etc.), incluzând fotolitografie şi realizare de “măşti” prin scriere directă cu laser.