IBM bouwt Alpentop na op nanoschaal

In de eerste demonstratie lieten de onderzoekers zien hoe ze de Zwitserse berg Matterhorn nabouwden in een 3D-model in een verhouding van 1 op 5 miljard. Daarbij werd de Alpenpiek van 4478 meter hoog teruggebracht tot 25 micron (25 miljoenste meter). Op die schaal passen er 1000 mini-Matterhorns in een enkele zoutkorrel, aldus IBM.

Voor het tweede experiment werd in het lab een reliëfkaart van de wereld geconstrueerd met een afmeting van slechts 22 bij 11 micron. Elke 1000 voet (circa 300 meter) in de werkelijkheid is daarbij gereduceerd tot 8 nanometer. De reliëfkaart kwam tot stand in minder dan 2,5 minuut.

Voor het aanbrengen van de 3D-patronen op een substraat gebruiken de wetenschappers een ‘siliciumnaald’ met een doorsnee van 100 nanometer aan de dikke kant en van ‘enkele nanometers’ aan de spitse kant. De naald is bevestigd aan een buigzame arm die het oppervlak van het substraat aftast en bewerkt met een nauwkeurigheid van 1 nanometer, aldus IBM Research.

IBM’s vinding maakt zowel gebruik van hitte als druk om laagje voor laagje gedeelten van het substraat te verwijderen, waardoor een model in 3 dimensies ontstaat. Tot dusver heeft IBM geëxperimenteerd met twee typen materiaal waarin de vormen worden ‘uitgehakt’: een polymeer en moleculair glas.

Bij de huidige stand der techniek is het mogelijk structuren van minimaal 15 nanometer te maken, maar in principe kan het nog kleiner. Dat maakt de vinding in potentie geschikt als vervanging van lithografie met een elektronenstraal om patronen te etsen. De kosten voor het maken van 3D-structuren zouden daarbij met 80 tot 90 procent kunnen dalen. IBM heeft niet gezegd wanneer de vinding geschikt zal zijn voor massaproductie.