В МГУ сравнили воздействие пиролиза на разные типы фоторезистов — Naked Science
4 марта
ЦКТ МГУ

В МГУ сравнили воздействие пиролиза на разные типы фоторезистов

4.3

Ученые сектора нанофотоники Центра квантовых технологий МГУ провели сравнительное исследование влияния пиролиза на твердые объекты размером в десятки микрометров, напечатанные с помощью технологии двухфотонной лазерной литографии из трех коммерчески доступных фоторезистов. Это поможет создавать износостойкие и надежные микро- и наноструктуры произвольной формы и почти любого назначения.

В МГУ сравнили воздействие пиролиза на разные типы фоторезистов / ©Getty images

Двухфотонная лазерная литография (ДЛЛ) – одно из магистральных направлений в области развития аддитивных технологий, используемых для создания полимерных микро- и нанообъектов. Ее безусловный плюс – возможность создания структур практически любой трехмерной конфигурации, которые можно использовать при создании фотонных кристаллов, волноводов, различных механических устройств, а также в устройствах обработки и хранения информации.

Однако, несмотря на прекрасные возможности, предоставляемые этой технологией, она содержит и существенные ограничения. Выбор материалов при использовании ДЛЛ ограничен фоторезистами — полимерными светочувствительными материалами. Из-за прозрачности полимеров в видимом диапазоне, отсутствия электропроводности, посредственных механических свойств, а также низкой тепло- и радиационной стабильности практическое применение конструкций, созданных с помощью ДЛЛ, остается ограниченным. Преодолеть некоторые из существующих ограничений можно с помощью постобработки ДЛЛ-структур.

Одним из перспективных способов постобработки называют пиролиз, который одновременно обеспечивает как повышение разрешающей способности, так и введение новых функциональных возможностей. В частности, пиролизированные материалы продемонстрировали высокую термическую и радиационную стабильность наряду с повышенной механической прочностью. ДЛЛ с последующим пиролизом уже сейчас успешно применяется для получения углеродных наноэлектродов для нейромедиаторного зондирования, специальных наконечников для атомно-силовой микроскопии, фотонных кристаллов в видимом диапазоне и сверхпрочных механических метаматериалов.

Модель рентгеновской линзы на твердом постаменте: а – трехмерный вид, б – вертикальный разрез по оптической оси линзы / ©www.osapublishing.org

Пиролиз также улучшает разрешающую способность метода ДЛЛ, так как структуры, подвергшиеся пиролизу, показали значительную усадку по сравнению с исходным размером. Но усадка пиролизованных структур усугубляет проблему адгезии структуры к подложке, возникающую уже на этапе ДЛЛ. Указанные проблемы имеют важное практическое значение, однако пока исчерпывающих исследований по этим вопросам не было. Между тем, правильная оценка уменьшения размеров элементов и в целом всесторонняя оценка воздействия пиролиза на ДЛЛ-структуры совершенно необходимы в том случае, если стоит задача получить микроустройства с высокой точностью.

СЭМ-изображения структур, напечатанных из IP-Dip, OrmoComp и SZ2080. 
Верхний ряд: линза IP-Dip (а) до пиролиза и (б) после пиролиза при 450 градусов C. Средний ряд: линза OrmoComp (c) до пиролиза и после пиролиза в (d) 450 градусов C и (e) 690 градусов C. Нижний ряд: линза SZ2080 (f) до пиролиза и (f) после пиролиза при 690 градусов C / ©www.osapublishing.org

Ученые сектора нанофотоники Центра квантовых технологий МГУ поставили перед собой задачу провести сравнительное исследование влияния пиролиза на твердые объекты размером в десятки микрометров, напечатанные с помощью технологии ДЛЛ из трех коммерчески доступных фоторезистов: полностью органический IP-Dip и органо-неорганические OrmoComp и SZ2080. Для температур отжига 450 и 690 градусов Цельсия в атмосфере аргона были оценены изменения размеров, химического состава и адгезии к подложке кремниевой пластины.

В работе, опубликованной в журнале Optical Material Express, ученые ЦКТ подтвердили, что усадка структуры определяется типом фоторезиста, а также температурой пиролиза, атмосферой и геометрией структуры. Принимая во внимание поведение конкретного фоторезиста после постобработки с помощью пиролиза, можно добиться оптимальных результатов, в полной мере отвечающих поставленным конкретным задачам, и создавать износостойкие и надежные микро- и наноструктуры произвольной формы и почти любого назначения.

Сравнение показало, что более высокая температура приводит к более сильной усадке. Структуры из IP-Dip после отжига превращаются в стеклоуглеродные, в то время как содержащие неорганические вещества фоторезисты OrmoComp и SZ2080 при отжиге модифицируются в стекло. Структуры из Ip-Dip также демонстрируют наибольшую усадку из выбранных фоторезистов. Таким образом, ДЛЛ с последующим пиролизом фоторезиста Ip-Dip можно использовать для создания проводящих стеклоуглеродных структур.

OrmoComp пригодится для создания упорядоченных массивов оптических элементов, которые могут востребованы на источниках рентгеновского излучения. В свою очередь структуры из фоторезиста SZ2080 при пиролизе зачастую отсоединяются от подложки, что удобно для изготовления одиночных структур, которые затем требуется переместить в другую среду. Полученные данные могут быть в дальнейшем использованы при использовании технологии пиролиза в качестве стандартного метода постобработки структур, созданных по технологии ДЛЛ, и послужат активному развитию этого вида постобработки, отмечают ученые.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Центр квантовых технологий физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова создан в 2018 году в рамках Национальной Технологической Инициативы. В рамках центра ведутся исследования в области волоконной и атмосферной квантовой криптографии, физики холодных атомов, квантовой оптики, нанофотоники и нелинейной оптики, а также криоэлектроники. Большое внимание при работе центра уделяется образовательным программам для слушателей самого разного уровня.
Сегодня, 09:16
Александр Березин

СМИ всего мира принялись рассказывать, что новые штаммы возникли из-за ослабления ограничений, снятия масок, а то и под воздействием вакцин. Якобы те оказали эволюционное давление, заставляющее вирус обходить вакцинную защиту. Увы, реальная биология указывает на совсем иную — и более устрашающую — картину. Разбираемся в деталях.

Сегодня, 13:03
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

31 июля
Василий Парфенов

Изучение загадочной короны черной дыры, образованной рентгеновским излучением, преподнесло интересное открытие. Космические телескопы XMM-Newton и NuSTAR смогли «увидеть» свет, отраженный веществом сразу позади невероятно массивного объекта. И хотя это очередной раз подтверждает общую теорию относительности, про основной объект исследований ученые почти не получили новых данных.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

26 июля
Илья Ведмеденко

Египтяне провели учения, на которых французский истребитель Rafale одолел российский Су-35. Оба самолета принадлежат к четвертому поколению.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: