世界のタイニーハウス：20マイクロメートルの微細構造

• 科学者たちは走査型電子顕微鏡を使用して、世界最小のマイクロハウスを構築します。 
• 長さは約 20 マイクロメートルで、劈開された光ファイバー上に構築されています。 
• この実験は、µRobotex の精度と柔軟性を実証する楽しい方法でした。 

ナノスケールでの作業は非常に困難な作業です。微細折り紙構造を開発するには、多くの複雑な材料、組み立て技術、ロボット設計が必要です。

現在、フランスのフェムト ST 研究所の科学者たちは、このような小規模で作業を行うための新しい方法を開発しました。彼らは、デュアル ビーム走査型電子顕微鏡 (SEM) / 集束イオン ビーム (FIB) と 6 自由度ロボットを使用して、世界最小のマイクロハウスを製作しました。

彼らは、2 ナノメートル未満の精度でパターニングとアセンブリを実現することを初めて実現しました。これは、将来のロボット工学や光学アプリケーションに有益となる可能性があります。

彼らはこれをどうやって作ったのでしょうか?

彼らはナノ集合部品を真空チャンバー内で結合し、プロセス全体を観察するために電子顕微鏡を配置した。 これは 1 枚の紙から大きなサイコロを作るのとよく似ていますが、高度なツールとテクニックが必要です。

マイクロハウスのパターニング、自動折りたたみ、設置

研究者らは、FIB [ハサミのようなもの] を使用して、家のシリカ膜 [紙] を切断し、成形しました。壁を希望の位置に折りたたんだ後、FIB のガス注入システムを [低電力構成で] 使用して構造の端を固定しました。

システムの柔軟性と精度を実証するために、彼らは建物の屋根にタイル状のパターンを静かにスパッタリングしました。この住宅建設プロセス全体において、システムは 300*300 マイクロメートルの小さな領域に焦点を当てて、シリカ膜にイオンを発射する必要がありました。

研究者提供 |フェムト ST 研究所

これを行うために、2 人のエンジニアが複数のコンピューターを介してロボットを操作しました。一部のステップはすでに自動化されていますが、研究者らは将来的には組み立てプロセス全体を自動化したいと考えています。

参考文献:Journal of Vacuum Science &Technology |土井:10.1116/1.5020128

彼らはなぜこのようなことをしたのでしょうか?

この実験は、寸法が 10 マイクロメートル未満の小さな構造の特性を評価し、微細に組み立てるためのプラットフォームである µRobotex の動作 [柔軟性と精度] を実証する楽しい方法でした。その目的は、マイクロおよびナノテクノロジーの科学者に、国際レベルで競争力のある高度な機器を提供することです。

μRobotex システムの助けを借りて、エンジニアは独自の微細構造を光ファイバー上に配置することで、機能化された微細構造を構築して特定の分子を識別できます。これらのファイバーは、血管などのアクセスできない領域またはアクセスが困難な領域に挿入され、標的分子を検出します。

さらに、実験結果は、マイクロ ロボットと SEM 真空チャンバーを統合することで、クリーン ルーム設備の範囲を拡大し、さまざまな材料で三次元微細構造を構築する手段を提供することを示しています。

研究者らはまた、ナノフォトニック結晶、格子、アンテナ、カーボンナノチューブ、折り紙を使用した 3D バイオセンサーなどに基づいて、光を閉じ込めるための数種類の光学機能を製造する新しいメカニズムを提案しました。

読む:透過型電子顕微鏡でナノ粒子を 4D で観察できるようになりました

現在、科学者たちはシステムをさらに強化するために取り組んでいます。彼らは、より小さな構造を構築し、それを半径 10 ナノメートルほどのカーボン ナノチューブ上に固定したいと考えています。