Австралийские исследователи из университета Маккуори (Macquarie University), Сидней, разработали новый способ использования лазерного света, при помощи которого из кристаллической решетки алмаза можно «выщелкивать» отдельные атомы углерода. Этот метод лазерной наногравировки представляет собой принципиально новый высокоточный метод изготовления алмазных наноустройств, имеющих форму и поверхности любой степени сложности.

«Известно, что лазеры являются весьма точным инструментом когда дело касается порезки или гравировки различных материалов. Эта их способность сохраняется вплоть до микрометровых масштабов, где размеры элементов немного меньше или сопоставимы с толщиной человеческого волоса. Но за счет влияния некоторых физических ограничений и эффектов разрешающей способности лазеров не хватает для эффективной работы на наноуровне и уровне отдельно взятых атомов» – рассказывает профессор и ведущий исследователь Ричард Милдрен (Richard Mildren).

«Если мы сможем использовать лазеры в более маленьких масштабах, на уровне наноструктур, молекул и атомов, то мы получим возможности для создания новых типов наноустройств и деталей микроэлектромеханических систем, которые будут использованы в технологиях высокоплотного хранения информации, в квантовых компьютерах, в нанодатчиках и для создания мощных лазеров, интегрированных в структуру полупроводниковых чипов».

Рис. 1.

Милдрен и его коллеги Эндрю Леманн (Andrew Lehmann) и Карло Брадак (Carlo Bradac), используя свет двух ультрафиолетовых лазеров, специализированную оптическую фокусирующую систему нашли способ возбудить до крайне высокоэнергетического состояния отдельные атомы углерода при помощи эффекта так называемого двухфотонного возбуждения.

Энергии возбужденного атома достаточно для разрыва ковалентных связей, удерживающих его в пределах кристаллической решетки, после чего он покидает свое место, моментально окисляется и улетает в пространство в виде молекулы углекислого или угарного газа.

Такая технология позволяет избежать выделения тепла, которое моментально поглощается обрабатываемым материалом, что являлось непреодолимым препятствием при более ранних попытках создания методов лазерной наногравировки.

Кроме всего вышесказанного, использование света лазера с другой длиной волны и с другими некоторыми характеристиками позволит производить подобную процедуру лазерной наногравировки не только алмаза, но и других материалов, даже тех, которые не являются прозрачными для ультрафиолетового света.

«Другие существующие сейчас технологии лазерной наногравировки позволяю изготавливать алмазные структуры, размерами около 20 нанометров, что приблизительно соответствует размерам больших и сложных молекул» – рассказывает Милдрен, – «При помощи нашего нового метода мы можем делать структуры в десятки тысяч раз меньшего размера, "отщипывая» от кристалла алмаза атом за атомом".