Ученые создали миниатюрную модель дома длиной около 25 микрометров. Для этого в листе кремния была вырезана развертка дома, после чего стены самостоятельно собрались из плоского листа в единую конструкцию, изгибаясь под действием облучения ионами, рассказывают авторы в журнале Journal of Vacuum Science & Technology A.

Помимо обычной электроники существует ее куда более миниатюрный аналог в виде микроэлектромеханических систем. Они привлекательны своими свойствами, но их распространение ограничено методами и инструментами производства, которые должны быть приспособлены для очень небольших масштабов. Из-за этого ученые продолжают совершенствовать методы создания небольших конструкций с очень мелкими элементами и способы манипулировать ими. Иногда во время такой работы исследователи создают довольно забавные устройства, но обычно за их созданием стоят передовые методы, которые впоследствии можно применить и для создания сложных и полезных систем.

Подобную работу представили французские материаловеды под руководством Джоэла Агнуса (Joel Agnus) из Университета Бургундии — Франш-Конте. Они использовали систему μROBOTEX, состоящую из сканирующего электронного микроскопа с большой камерой, в которой располагаются установка с фокусируемым ионным пучком, система газовой инжекции, а также микроманипулятор с шестью степенями свободы.

FEMTO-ST Institute

Для того, чтобы создать дом с помощью этих инструментов исследователи взяли кремниевую пластину толщиной 1,2 микрометра. В ней вырезали с помощью ионного пучка шаблон дома с четырьмя стенами, в которых тем же методом прорезали окна и дверь. После этого авторы собрали объемные стены из плоского шаблона с помощью техники, напоминающей технику оригами. Вместо сгибов в бумажном листе ученые утончали стыки между основанием и каждой стеной с помощью облучения ионами галлия.

Сборка стен дома. Jean-Yves Rauch et al. / Journal of Vacuum Science & Technology A, 2018

Принцип сборки такого «оригами» основан на том, что при определенной для каждого материала толщине он начинает самопроизвольно изгибаться из-за облучения. Это происходит из-за того, что ионы галлия проникают вглубь образца и в основном нагревают нижнюю часть пластины. В результате в ней образуются две зоны — горячая и холодная — , которые расширяются с разной интенсивностью. Это приводит к тому, что пластина изгибается в месте утончения и стены поднимаются в нужное положение из плоского шаблона.

Принцип изгиба пластины с помощью облучения ионами. Jean-Yves Rauch et al. / Journal of Vacuum Science & Technology A, 2018

После этого дом сварили по швам концом оптического волокна с помощью газового напыления. Затем из кремниевой пластины аналогично стенам вырезали две части крыши, которые поднесли к дому с помощью микроманипулятора и приварили напылением. Также исследователи прикрепили к одному из скатов крыши трубу и в результате получили миниатюрный дом размером около 25 микрометров на торце оптического волокна.

Собранный дом на конце оптического волокна. Jean-Yves Rauch et al. / Journal of Vacuum Science & Technology A, 2018

Автор: Григорий Копиев