Los blogs anteriores han mencionado la necesidad de herramientas mejoradas y el objetivo de al menos un orden de magnitud de mayor capacidad que los objetos que intentan evaluarse. Ese desarrollo está comenzando a estar disponible. La edición de mayo/junio de Photonic Focus (página 15) tiene un resumen de un artículo (Ref. 1) que aborda la resolución mejorada de rayos X. Como se mencionó en algunos blogs, incluido el del mes pasado, el límite de resolución de la luz está determinado por su longitud de onda. Cuanto más corta es la longitud de onda, más pequeña es la imagen que se puede resolver. Esa es una de las razones por las que la industria de los semiconductores invirtió tanto tiempo y fondos para que la litografía EUV funcionara. Con una longitud de onda de 13,5 nm, el límite para la resolución de imágenes es de unos pocos nanómetros. El artículo mencionado se refiere a un “Acromático”, que es un dispositivo óptico que separa un haz de luz y luego recombina las imágenes para producir los resultados. Los resultados son imágenes ópticas nítidas en fotografía y microscopía. Tamaño fijo limitado por la Ley de Snell. El artículo mencionado describe una disposición de tipo related en el Achromat, pero emplea rayos X como fuente. La microscopía de prueba de concepto empleó un sincrotrón. No es práctico para la mayoría de los casos. Sin embargo, los esfuerzos iniciales en la litografía EUV se basaron en la litografía de rayos X que empleaba un sincrotrón. Algo para mantener un ojo en los desarrollos.
La segunda referencia describe un método para mejorar la estabilidad y el tiempo de formación de imágenes de la espectroscopia Raman mejorada con punta (TERS). Uno de los desafíos que impulsó este desarrollo es la necesidad de desarrollar detalles minuciosos en muestras grandes. (Grande en este caso son superficies de tamaño micrométrico). ¿Por qué es esto importante? A medida que se scale back el tamaño de los materiales que se emplean en aplicaciones específicas, la necesidad de garantizar que la superficie sea exactamente como se especifica se vuelve crítica. Por experiencia, sé de un sensor superior que se desarrolló hace unos 15 años. Empleaba láminas de grafeno. Eso nunca se convirtió en un producto debido al hecho de que el grafeno tenía defectos aleatorios y no había instrumentación disponible para detectar los defectos. La necesidad de mejorar la punta se debe al hecho de que en el proceso típico de espectroscopia Raman para superficies que pueden deformarse, el tiempo de estabilidad es del orden de milisegundos. Los autores han desarrollado la metodología para permitir tiempos de obtención de imágenes más prolongados con mayores áreas de exploración y una mejor resolución. Obviamente, se requiere mucho más trabajo, pero se ha demostrado una dirección para esfuerzos adicionales.
Lo siguiente es sobre el trabajo realizado en la Universidad de Duke (Ref/3). Su trabajo ha sido referenciado con respecto a los metamateriales en blogs sobre óptica. Para apreciar plenamente el trabajo que han realizado, es necesario explicar algunos de los antecedentes de su trabajo. Para controlar la luz, es necesario crear estructuras que permitan condiciones que puedan considerarse índices de refracción negativos. Cuando las luces inciden en una metasuperficie, la luz libera electrones en el metallic para que cree una oscilación. Con la estructura adecuada la luz se absorbe eficazmente. Sus esfuerzos han atrapado la luz debajo de la superficie. Estas metasuperficies consisten en una capa de metallic base con una capa nanométrica de materials transparente en formas específicas. La parte superior de esta estructura de tres capas es una capa de nanocubos de plata. Toda la estructura tiene solo varios nanómetros de espesor. La química coloidal permite la capacidad de síntesis de nanomateriales moldeados en grandes áreas, incluso del tamaño de una oblea. Sus esfuerzos invirtieron las capas y crearon muescas de tamaño nanométrico en la superficie. Este proceso permite la construcción de diferentes tamaños/formas que aumentan las longitudes de onda que se pueden modificar con una estructura.
Se están desarrollando herramientas y procesos para trabajar a escalas que period imposible observar hace solo una o dos décadas. Hay un trabajo interesante (Ref. 4) sobre el uso de la quiralidad de los materiales para habilitar un campo completamente nuevo para controlar las propiedades de las ondas electromagnéticas. Eso se deja al lector para explorar si está interesado.
Referencias:
- A. Kubec y col., Nat. Com., 2022, doi: 10.1038/s41467-022-28902-
- https://www.laserfocusworld.com/science-research/article/14281057/improving-the-stability-and-imaging-time-of-ters
- https://www.laserfocusworld.com/science-research/article/14280354/plasmonic-metasurface-fab-process-flip-expands-its-wavelength-range
- (Xu et al., Adv Photon., 2022, doi: 10.1117/1. AP.4.4.046004)
Categoría(s): Nanotecnología
