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三维自组装聚合物材料可能会引领新的微芯片

<p>随着计算机芯片不断缩小,开发人员正在达到限制他们为线材制作图案的程度</p><p>麻省理工学院的一组研究人员认为他们可以解决这个问题通过使用自组装聚合物材料形成微小的电线和连接点,发现了一种制作复杂三维结构的新方法麻省理工学院的研究人员发现了一种利用自组装聚合物材料制造复杂三维结构的新方法,这些材料形成细小的线和连接点这项工作有可能引领新一代微芯片和其他由亚微观特征组成的器件虽然之前已经生产出类似的具有非常细的导线的自组装结构,但这是第一次将结构扩展到三维,在不同的层上具有不同的独立配置,研究人员说本周,研究发表在丰田材料科学与技术教授科学Caroline Ross上麻省理工学院的工程学院表示,半导体研究人员对寻找生产比光波长窄得多的芯片特征的方法“非常感兴趣” - 因此比使用现有的基于光的制造系统可以实现的更窄</p><p>罗斯说,基于聚合物的组装一直是一个活跃的研究领域,但“我们在本文中所做的是将其推向第三个维度”她和她的同事们开始在硅基板上创建一系列微小的柱子;然后,他们用称为嵌段共聚物的材料涂覆表面,这种材料具有组装成长圆柱形结构的自然趋势</p><p>通过仔细控制柱的初始间距,Ross解释说,研究人员能够设置间距,角度,弯曲和交叉点</p><p>在表面上形成的圆柱体更重要的是,她说,“这两个圆柱体中的每一个都可以使用这些柱子独立控制”,这使得创建复杂的三维配置成为可能Amir Tavakkoli,一位来自国家的访问研究生新加坡大学和科学论文的主要作者说,许多研究人员试图通过自组装产生复杂的纳米级电线排列</p><p>但早期的尝试使用了许多步骤的复杂过程,并且未能很好地控制所得到的配置</p><p>新系统是更简单,Tavakkoli说,“不仅控制了电线的对齐,而且表明我们甚至可以有急剧的弯曲和“精确确定地点的路口”预计不可能,“麻省理工学院研究生凯文·戈特里克说:”这是一个令人惊讶的结果我们偶然发现它,然后不得不弄清楚它是如何工作的“有很多障碍为了克服系统的实用性,Gotrik说,例如,表面上制作的柱子是控制整个自组装过程的关键,但是它们需要比它们宽度高一些,这可能导致一些倾倒;麻省理工学院团队最终找到了稳定的材料和形状“我们探索了各种各样的条件,”Gotrik说研究生Adam Hannon说团队使用结构的计算机模拟来探索不同的后配置对双重的影响层3-D结构这些模拟与实验室中观察到的最有希望的结构进行了比较,以更深入地了解如何控制形成的结构到目前为止,麻省理工学院的团队只生产了两层结构,但Alfredo Alexander-材料科学与工程助理教授Katz说:“我认为在三层结构上是可行的”,同时仍然完全控制每层结构的排列</p><p>关键的使能技术是麻省理工学院实验室的能力,使用电子束光刻,制作10纳米宽的圆柱形柱,精确控制定位这些柱子反过来引导波电气工程副教授卡尔·伯格伦(Karl Berggren)表示,这就好像平版印刷术会放下一系列支柱,然后这些支柱控制了纵横交错的高速公路的复杂多层布线</p><p> 在早期的工作中,麻省理工学院的研究人员已经证明,这种自组装方法可用于制造比现有光刻技术生产微芯片的电线更精细的电线 - 从而有助于引领下一代设备的发展方向将更多的电线和晶体管包装到硅芯片材料的给定区域“原则上,这可以扩展到相当小的尺寸,”Ross说,远小于目前生产的15纳米宽度的圆柱 - 这已经少了现有微芯片中最精细电线宽度的一半以上所涉及的基本技术与半导体行业现有的制造设备兼容,研究人员表示,但这是基本的研究,可能仍然远离实际的芯片生产,他们在明年提醒该团队希望使用这种方法来生产简单的电子设备</p><p>该技术不仅限于在硅片上生产电线罗斯和她的同事说,同样的方法可用于创建其他种类材料的三维阵列 - 例如蛋白质或DNA分子 - 以便创建生物探测器或药物输送系统Craig Hawker,a加州大学圣巴巴拉分校化学与生物化学教授表示,这是一项“意义深远的发现”,“这对于满足国际半导体技术路线图的需求还有很长的路要走,这需要一个强大的,商业化的可行的纳米图案技术“霍克补充道,”这种方法的坚固性和强大功能也可能导致光刻和微电子技术之外的应用,对水净化,膜和有机光伏产生影响“他说这项工作是”多学科工作的一个壮观的例子,化学,物理和纳米技术的进步无缝结合,以解决一个关键的技术和重要的社会问题“工作是由半导体研究公司,FENA中心,纳米电子研究计划,新加坡 - 麻省理工学院联盟,国家科学基金会,东京电子和台湾半导体制造公司提供支持资料来源:麻省理工学院新闻办公室大卫L钱德勒图片:

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