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Selbstorganisierende Linsen im Nanomaßstab

Selbstorganisierende Linsen im Nanomaßstab



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Koreanische Forscher haben hochauflösende nanoskalige Linsen mithilfe einer neuartigen Selbstorganisationsmethode hergestellt. Bisher haben sie gezeigt, dass diese winzigen Linsen für die Ultraviolettlithographie verwendet werden können, um Bilder von Objekten aufzunehmen, die zu klein sind, um mit herkömmlichen Linsen aufgenommen zu werden, und um einzelne Photonen von einer lichtemittierenden Nanostruktur aufzunehmen, die als Quantenpunkt bezeichnet wird.

Die Auflösungsgrenzen sowohl von Lichtmikroskopen als auch von photolithografischen Instrumenten, die von der Halbleiterindustrie verwendet werden, sind eine Folge der grundlegenden Eigenschaften von Licht. Aufgrund der Art und Weise, wie Licht gestreut oder gebeugt wird, kann selbst eine perfekte Linse nicht zwei Objekte unterscheiden, die näher beieinander liegen als die halbe Wellenlänge des Lichts, mit dem das Bild geschichtet wird.

Andere Forscher entwickeln Geräte, die diese Beugungsgrenze überwinden, mithilfe sogenannter Metamaterialien, die das Licht auf unnatürliche Weise verzerren, oder nanoskaliger Metallgitter, die Licht durch Oberflächenwechselwirkungen einfangen. Die neuen Linsen, die von Forschern der Pohang Universität für Wissenschaft und Technologie in Korea entwickelt wurden, überschreiten aufgrund ihrer Größe die Beugungsgrenze. Die Linsen sind auf der einen Seite flach und auf der anderen sphärisch, und ihr Durchmesser reicht von etwa 50 Nanometern bis drei Mikrometern.

Die Größe jeder Linse liegt auf der gleichen Längenskala wie die Wellenlänge, mit der sie interagiert, sodass "die übliche Optik nicht hält", sagt Chee Wei Wong, Direktor des Labors für optische Nanostrukturen an der Columbia University. in New York, was zur Bewertung der Leistung der Objektive beitrug. Dies ist das erste Mal, dass die Eigenschaften einer so kleinen sphärischen Linse getestet wurden, sagt Kwang Kim, Direktor des Zentrums für superfunktionale Materialien an der Pohang-Universität und Direktor der Forschung.

Kims Team stellt die winzigen sphärischen Linsen her, indem es eine becherförmige Lösung verdampft, die organische Moleküle enthält. Erstens lösen sich die Moleküle, die auf Kohlenstoffringen basieren, in einem organischen Lösungsmittel auf; Dann wird Wasser zugegeben und die Lösung langsam verdampfen gelassen. Während des Verdampfungsprozesses bilden organische Moleküle kristalline Nanoröhren, die Linsen bilden. Laut Kim ist es durch Ändern der Temperatur und der Verdunstungsrate möglich, die endgültige Größe der Linsen zu steuern. Einmal gebildet, sind die Linsen stabil.

Die Arbeit wird in einem Artikel beschrieben, der in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde.

Quelle: Technology Review



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