«ПМ» продолжает серию публикаций о новых технологиях, которые обязательно изменят мир. Часть VII

Типичный пример современной технологии — структуры, полученные методами традиционной литографии. Их характерный размер — около 200 нанометров.

В нанотехнологических лабораториях всего мира разрабатывают лилипутские сенсоры, транзисторы и лазеры. Эти устройства указывают путь развития электроники и коммуникаций — сверхбыстрота и низкая цена. Но неразвитость технологий производства пока мешает наноустройствам найти применение вне стен лаборатории. Технологии, которые используются при изготовлении микросхем, слишком грубы для выработки наноустройств, а лабораторные методики непрактичны: они слишком дороги и требуют чрезвычайно много времени. Инженер из Принстонского университета Стивен Чоу утверждает, что хоть сегодня все и говорят о нанотехнологиях, без возможности массово производить такие устройства все разговоры ничего не стоят. Чоу считает, что решением проблемы станет механизм, чуточку сложнее печатного станка. При помощи шаблона в мягкий материал можно впечатывать элементы размером всего десять нанометров. Прошлым летом Чоу показал, что таким способом можно впечатать наноэлементы прямо в кремний и металл. Облучая поверхность короткими вспышками лазера, он смог расплавить поверхность ровно настолько, чтобы успеть впечатать туда шаблон и получить желаемый «оттиск». Химик из Bell Labs Джон Роджерс говорит, что хоть Чоу не был первооткрывателем технологии, которую многие называют «мягкой литографией», он установил планку для нанопроизводства. Его достижения — революция в плане скорости, площади нанесения рисунка и размера самых мелких элементов изображения. Это настоящий прорыв.

В конце концов именно эта технология может стать стандартной при придании наносвойств таким изделиям, как оптические компоненты для коммуникаций и генные микрочипы для диагностики. NanoOpto — компания, которую основал Чоу в городе Сомерсет (Нью-Джерси), — уже поставляет компоненты для оптоволоконных сетей с наносвойствами. Чоу также модифицировал генные чипы, которые зависят от наноканалов, нанесенных на стекло. Таким образом он спрямил траектории движения молекул ДНК, ускорив тем самым генные тесты. Также Чоу работает над тем, чтобы показать, что нанопечать может решить главную проблему литографии — введение нанопоследовательностей в кремний для создания будущих поколений высокопроизводительных микросхем. Чоу утверждает, что ему уже удалось разместить на кремниевой подложке по крайней мере в 36 раз больше транзисторов, чем позволяют самые передовые технологии сегодняшнего дня. Но для создания сложных чипов, со многими слоями, нужно добиться идеального выравнивания, которое не должно нарушаться на протяжении как минимум 30 шагов печати. Для процесса Чоу, где тепло может уничтожить как шаблон, так и подложку, продолжительность является критическим параметром. Последние эксперименты с лазерами позволили ученому уменьшить время печати с десяти секунд до менее чем микросекунды. В результате он показал возможность создания простых многослойных микросхем. Сложные схемы — это следующий шаг. Другая компания Чоу — Nanonex (Принстон, Нью-Джерси) — вовсю ведет переговоры с изготовителями оборудования для литографии.

Результаты исследований Чоу подоспели как нельзя вовремя. Изготовители микросхем тратят миллиарды долларов на разработки самых экзотических технологий производства, которые используют все что угодно — от ультрафиолетового излучения до пучков электронов. Эксперт по технологиям нанопроизводства Фабиан Пис отмечает, что если сравнивать результаты по отношению к затратам, ни у какого ультрафиолета нет шансов против нанопечати. Эти слова — бальзам на душу Чоу, который начал работу над нанопроизводством еще в 1980х, задолго до того, как его коллеги осознали, что наноустройства достойны их внимания. Чоу говорит, что неожиданно все сомнения отпали и теперь путь в будущее открыт.

MIT Technology Review (c)2003

Статья «» опубликована в журнале «Популярная механика» (№10, Октябрь 2003).