آخر صيحة في عالم الـ«نانو تكنولوجيا»: ابتكار آلة مجهرية للحفر والنحت الدقيق ثلاثية الأبعاد أسلوب مبتكر يعتمد على أشعة الليزر القصيرة الموجات والسريعة جدا لتنفيذ أعمال في منتهى الدقة
ابتكر باحثون في جامعة آن أربر في ولاية ميتشيغان في الولايات المتحدة, آلة مجهرية للحفر والتثقيب والنحت والقطع قادرة على العمل بشكل ثلاثي الابعاد في جميع المواد على أنواعها بدقة بالغة، مهما كانت درجة صلابتها. وهذه آخر صيحة من عالم الـ«نانو تكنولوجيا»(هندسة المنتجات المتناهية في الصغر).
ونشر باحثو ومهندسو هذه الجامعة تقريرا مسهبا في نشرة الاكاديمية القومية للعلوم الاميركية وصفوا فيه الجهاز الجديد الذي هو عبارة عن ليزر نبضي بسرعة «فيمتوثانية», أي بسرعة نبضة في كل جزء واحد من ألف تريليون جزء من الثانية, يتيح قطعا سريعا وعميقا بدقة بالغة في ما يتعلق بتقنيات الـ«نانو تكنولوجي». ويبدو ان مثل هذه القدرات الهائلة التي يؤمنها جهاز الليزر السريع جدا ذو الموجات المتناهية في القصر سيكون لها الاثر الكبير في الابحاث العلمية المتطورة جدا سواء في الاستخدامات العملية أو النظرية.
وفي الواقع لقد أراد الخبراء في مركز العلوم الضوئية السريعة في البداية, استخدام الليزر السريع جدا كأداة قوية لدراسة تراكيب الخلايا الحية, كما يقول الان هنت الاستاذ المساعد في دائرة الهندسة الطبية البيولوجية الذي اشار الى أن العلماء تمكنوا من دفع هذا العلم الجديد الى أكثر مما هو متوقع منه, والعثور في نهاية المطاف على استخدامات جديدة له, بدءا من الالكترونات المصغرة والدقيقة جدا وانتهاء بالسوائل الدقيقة ايضا. وأضاف هنت أن أحد المعضلات المحيرة في الـ«نانوتكنولوجيا» هو العثور على اسلوب فعال جدا ودقيق لتشييد الآلات الدقيقة جدا. وعلى سبيل المقارنة فقط فإن المقطع العرضي لشعرة الانسان يبلغ قياسه 100 الف نانومتر.
إن علوم الفيزياء الفريدة المنطوية عليها اشعة الليزر النبضية القصيرة جدا ذات الكثافة العالية تجعل من الممكن نحت أو قطع اشكال يبلغ عرضها 20 نانومترا كما يقول هنت. والسبب هو خاصية الضوء االقصير الموجات والنبضات وكيفية تعامله مع المادة التي يخترقها, خاصة لدى استخدام النبضات الفيمتوثانية التي هي بريق قصير من الضوء يدوم جزءا من كادريليون من الثانية.
وفي الواقع ليس ثمة أساليب أخرى سهلة لحفر ونحت تشكيلة مختلفة واسعة من المواد بشكل نانومتري. على ذلك يرد هنت بقوله ان الاسلوب الاقرب الى الليزر هذا السريع جدا هو الحفر بالحزمة الالكترونية, لكن الاسلوب الاخير هذا لا يتيح للحفر الى ما تحت السطح، أو داخل المادة.
إن الحفر الضوئي المستخدم الآن في إنتاج الرقاقات أو الشرائح الالكترونية الكومبيوترية يستخدم الآن على نطاق واسع للعديد من أعمال الحفر, ولكنه من الصعب عليه بلوغ القياسات النانومترية والعمل على مستواها, كما تتطلب ايضا مواد معينة, ولا يمكنها العمل على سطح واحد من هذه المادة, مما يعني أن الاقنية المحفورة على رقاقة ما على سبيل المثال لا يمكنها ان تتقاطع من دون أن تختلط بعضها بالبعض الآخر. وهذا ما يعرض المصممين الى عثرات كبيرة في أعمالهم.
بيد ان هنت يقول ان الخاصية الفيزيائية الفريدة للنبضات الفيمتوثانية تتيح الحفر على الابعاد الثلاثة. «أي لو كانت هناك ثلاث اقنية أو أخاديد محفورة على سطح ما فإنه يمكن وصل الاخدودين الخارجيين من دون الدخول عبر الاخدود الوسطي», ويضيف هنت, «أي يمكننا أن نتوجه صعودا ونزولا كما يمكننا ان نحفر اشكالا منحنية على شكل U من دون ان نتقيد بأن يكون ذلك على مستوى واحد أو سطح واحد». أي ان درجة التعقيد التي يمكن تحقيقها هي درجة كبيرة جدا.
منقول
ابتكر باحثون في جامعة آن أربر في ولاية ميتشيغان في الولايات المتحدة, آلة مجهرية للحفر والتثقيب والنحت والقطع قادرة على العمل بشكل ثلاثي الابعاد في جميع المواد على أنواعها بدقة بالغة، مهما كانت درجة صلابتها. وهذه آخر صيحة من عالم الـ«نانو تكنولوجيا»(هندسة المنتجات المتناهية في الصغر).
ونشر باحثو ومهندسو هذه الجامعة تقريرا مسهبا في نشرة الاكاديمية القومية للعلوم الاميركية وصفوا فيه الجهاز الجديد الذي هو عبارة عن ليزر نبضي بسرعة «فيمتوثانية», أي بسرعة نبضة في كل جزء واحد من ألف تريليون جزء من الثانية, يتيح قطعا سريعا وعميقا بدقة بالغة في ما يتعلق بتقنيات الـ«نانو تكنولوجي». ويبدو ان مثل هذه القدرات الهائلة التي يؤمنها جهاز الليزر السريع جدا ذو الموجات المتناهية في القصر سيكون لها الاثر الكبير في الابحاث العلمية المتطورة جدا سواء في الاستخدامات العملية أو النظرية.
وفي الواقع لقد أراد الخبراء في مركز العلوم الضوئية السريعة في البداية, استخدام الليزر السريع جدا كأداة قوية لدراسة تراكيب الخلايا الحية, كما يقول الان هنت الاستاذ المساعد في دائرة الهندسة الطبية البيولوجية الذي اشار الى أن العلماء تمكنوا من دفع هذا العلم الجديد الى أكثر مما هو متوقع منه, والعثور في نهاية المطاف على استخدامات جديدة له, بدءا من الالكترونات المصغرة والدقيقة جدا وانتهاء بالسوائل الدقيقة ايضا. وأضاف هنت أن أحد المعضلات المحيرة في الـ«نانوتكنولوجيا» هو العثور على اسلوب فعال جدا ودقيق لتشييد الآلات الدقيقة جدا. وعلى سبيل المقارنة فقط فإن المقطع العرضي لشعرة الانسان يبلغ قياسه 100 الف نانومتر.
إن علوم الفيزياء الفريدة المنطوية عليها اشعة الليزر النبضية القصيرة جدا ذات الكثافة العالية تجعل من الممكن نحت أو قطع اشكال يبلغ عرضها 20 نانومترا كما يقول هنت. والسبب هو خاصية الضوء االقصير الموجات والنبضات وكيفية تعامله مع المادة التي يخترقها, خاصة لدى استخدام النبضات الفيمتوثانية التي هي بريق قصير من الضوء يدوم جزءا من كادريليون من الثانية.
وفي الواقع ليس ثمة أساليب أخرى سهلة لحفر ونحت تشكيلة مختلفة واسعة من المواد بشكل نانومتري. على ذلك يرد هنت بقوله ان الاسلوب الاقرب الى الليزر هذا السريع جدا هو الحفر بالحزمة الالكترونية, لكن الاسلوب الاخير هذا لا يتيح للحفر الى ما تحت السطح، أو داخل المادة.
إن الحفر الضوئي المستخدم الآن في إنتاج الرقاقات أو الشرائح الالكترونية الكومبيوترية يستخدم الآن على نطاق واسع للعديد من أعمال الحفر, ولكنه من الصعب عليه بلوغ القياسات النانومترية والعمل على مستواها, كما تتطلب ايضا مواد معينة, ولا يمكنها العمل على سطح واحد من هذه المادة, مما يعني أن الاقنية المحفورة على رقاقة ما على سبيل المثال لا يمكنها ان تتقاطع من دون أن تختلط بعضها بالبعض الآخر. وهذا ما يعرض المصممين الى عثرات كبيرة في أعمالهم.
بيد ان هنت يقول ان الخاصية الفيزيائية الفريدة للنبضات الفيمتوثانية تتيح الحفر على الابعاد الثلاثة. «أي لو كانت هناك ثلاث اقنية أو أخاديد محفورة على سطح ما فإنه يمكن وصل الاخدودين الخارجيين من دون الدخول عبر الاخدود الوسطي», ويضيف هنت, «أي يمكننا أن نتوجه صعودا ونزولا كما يمكننا ان نحفر اشكالا منحنية على شكل U من دون ان نتقيد بأن يكون ذلك على مستوى واحد أو سطح واحد». أي ان درجة التعقيد التي يمكن تحقيقها هي درجة كبيرة جدا.
منقول 
