研究人员将纳米尺寸的图案切割成二维材料

EPFL 研究人员开发了一种高精度技术，使他们能够将纳米图案雕刻成二维材料。凭借开创性的纳米技术，EPFL 研究人员实现了不可能的目标。他们现在可以用微型手术刀加热来打破原子之间的联系。“使用传统光刻技术构建二维材料极其困难，这通常使用腐蚀性化学物质或加速的带电粒子，如电子或离子，这可能会破坏材料的特性，”该学院的研究员兼博士后 Xia Liu 说工程微系统实验室。“然而，我们的技术使用局部热和压力‘源’来准确切割二维材料。”

“我们的技术类似于剪纸艺术，这在瑞士这个地区很常见，但规模要小得多，”该研究的合著者安娜康德卢比奥解释说。“我们使用热量来修改基板并使其更加灵活，在某些情况下，甚至将其转化为气体。然后我们可以更轻松地雕刻成二维材料。”

尖尖的

Xia Liu、Samuel Howell、Ana Conde Rubio、Giovanni Boero 和 Jürgen Brugger 使用了二碲化钼(MoTe 2 )，这是一种类似于石墨烯的二维材料。它不到一纳米——或三层原子——厚。MoTe 2被放置在对温度变化作出反应的聚合物上。“当聚合物受热时，它会升华，这意味着它会从固态变为气态，”刘解释说。

微工程研究所的研究人员使用了一种称为热扫描探针光刻 (t-SPL) 的新型纳米结构技术，其工作方式与原子力显微镜类似。他们将锋利的纳米级尖端加热到 180°C 以上，使其与二维材料接触并施加一点力。这导致聚合物升华。然后一层薄薄的 MoTe2 会脱落，而不会损坏材料的其余部分。

小而高效的组件

研究人员将能够使用这项技术在二维材料中雕刻出极其精确的图案。“我们使用计算机驱动的系统来控制超快速加热和冷却过程以及尖端的位置，”另一位合著者塞缪尔豪厄尔解释说。“这使我们能够制作预定义的凹痕以创建例如用于纳米电子设备的纳米带。”

但是，在如此小的规模上工作有什么好处呢?“很多二维材料都是半导体，可以集成到电子设备中，”刘说。“这种通用技术将在纳米电子学、纳米光子学和纳米生物技术中非常有用，因为它将有助于使电子元件更小、更高效。”

提高准确性

下一阶段的研究将侧重于研究更广泛的材料，并寻找适用于集成纳米系统的组合。未来的活动还将重新审视悬臂和纳米尖端的设计，以提高纳米切割性能。

更广泛地说，微系统实验室的科学家们正在寻求为柔性微系统开发新一代制造技术。“基于聚合物的微机电系统(MEMS) 具有许多潜在的电子和生物医学应用，”Jürgen Brugger 教授解释说。“但我们仍处于开发在 3-D 微系统中设计功能聚合物的技术的早期阶段。” Brugger 希望通过专注于模板、印刷工艺、纳米材料的定向自组装和局部热处理来突破界限并为 MEMS 寻找新的材料和工艺。

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