Fremtidens raskeste datadingser kan få norsk hjelp
Hvordan skal datadingsene bli enda mindre og kraftigere? Kanskje er forskere i Norge på sporet av en løsning.
Datadingsene våre blir mindre og får større kapasitet. Delene i dem, komponentene, må dermed utnytte den krympende plassen bedre.
Delene kan lages ved hjelp av en teknikk som kalles nanolitografi. I nanolitografi brukes lys for å tegne mønster på bitteliten skala, men dette er ikke lenger bra nok.
Ingve Simonsen.
– Vi tror vi kan gjøre dette med atomer istedenfor lys, sier Ingve Simonsen, professor ved Institutt for fysikk ved NTNU.
Han er del av Nanolace, et nystartet prosjekt som forhåpentligvis skal bidra til enda mer effektive datadingser. Nanolace ledes av professor Bodil Holst fra Universitetet i Bergen. Men også NTNU har flere folk engasjert. I tillegg deltar fem europiske partnere.
EU har såpass tro på det de driver med at Nanolace er støttet av EU-programmet FET Open. Dette er et program som gir folk som har mulige løsninger for framtidas teknologier en sjanse til å teste ut sine teorier i praksis.
En holografisk maske er et slags filter som kan forme lyset som slipper gjennom. Dette lyset kan brukes til å tegne på et materiale. Slik lages bittesmå datakomponenter. Nå forsøker forskere å tegne med atomer istedenfor lys. Da kan du tegne mer nøyaktig på mindre skala. Illustrasjon: American Physical Society
Styrer lyset
I dag er en vanlig metode for å lage bittesmå datadeler å sende lys gjennom en maske, som er et slags filter. Ved å endre masken kan du forme lysstrålen som har passert masken, slik at den danner et mønster på den andre siden av den.
Bodil Holst.
Om det filtrerte lyset treffer en overflate som reagerer på lys, kan du tegne et mønster i den overflaten. Sånn kan du skape ørsmå mønstre som kreves for å lage kompliserte kretskort og mikrochiper.
Men teknikken har sine begrensninger.
- Les også: Hvorfor finnes du og jeg og alt annet?
Ikke nøyaktig nok
Vi får et problem når strukturene i mønstret vi ønsker å lage blir sammenlignbare med bølgelengden på lyset. Da vil mønstrene vi produserer med nanolitografi bli uskarpe og derfor ubrukelige.
Vi får et problem når strukturene i mønstret vi ønsker å lage blir sammenlignbare med bølgelengden på lyset. Da vil mønstrene vi produserer med nanolitografi bli uskarpe og derfor ubrukelige.
Tradisjonelt har vi løst dette ved å redusere bølgelengden på lyskilden. Men når vi gjør det, går energien opp for lyspartiklene, de såkalte fotonene.
Nå har vi nådd et veiskille der vi ikke bare kan øke fotonenergien ytterligere. Om vi gjør det, vil lyspartiklene ha tilstrekkelig energi til å sparke elektronene i materialene vi bruker til høyere energinivåer. Vi sier at lyset ioniserer materialet.
Når disse elektronene siden faller tilbake til sine vanlige og lavere energinivå, blir fotoner sendt ut. Dessverre flyr disse fotonene i alle retninger, også hvor de helst ikke skulle være, og det gjør at vi ikke greier å skape det mønsteret vi ønsket.
I dag ligger grensen på noe over 10 nanometers brede på mønsteret du kan lage. En nanometer er en milliarddels meter, og du skulle jo tro at 10 nanometer er lite nok, men det holder ikke alltid.
Fordeler med atomer
Derfor trenger vi en ny metode for å lage enda mindre strukturer. Ved å bruke nøytrale og metastabile atomer istedenfor lys, slipper du tullet med energinivåer og upresise mønstre.
– Vi mener vi kan lage mønstre med 1 nanometers bredde, sier professor Simonsen.
Teknikken fungerer. I teorien.
– Teknisk sett er det i hvert fall mulig, sier Simonsen.
Ved å bruke nøytrale og metastabile atomer istedenfor lys, slipper du tullet med energinivåer og upresise mønstre.
Nylig tok Torstein Nesse doktorgraden ved NTNU der to artikler om teknikken var del av arbeidet.
Torstein Nesse.
Disse viste at det går an å bruke atomer istedenfor lys til å lage små mønstre. I hvert fall i datasimuleringer. Atomer har nemlig vesentlig mindre bølgelengde enn lys ved samme energi. Dermed kan vi potensielt skrive mindre strukturer med atomer enn med lys. Uten disse arbeidene ville EU neppe vært interessert nok til å støtte videre tester.
Hva skal de tegne med og på?
– Men vi vet ennå ikke om teknikken fungerer i praksis, sier Simonsen.
I eksperimentene som skal utføres fremover, skal forskerne bruke en stråle av metastabile heliumatomer når de tegner nye mønstre.
En del av utfordringen nå er å finne et materiale å tegne på.
– Det har vi stor tro på at vi skal få til, avslutter Simonsen.
