Percorso Verso Sviluppare l'Ottica di Nanofocusing

Published on August 3, 2009 at 8:29 PM

Un gruppo di Brookhaven e dei ricercatori del Laboratorio Nazionale di Argonne ha dimostrato un percorso affidabile per scolpire una lente complessa di messa a fuoco dei raggi x dal diamante. La Loro tecnica, che è stata pubblicata nell'edizione Del gennaio 2009 del Giornale di Radiazione di Sincrotrone, potrebbe provare estremamente prezioso nello studio dei nanomaterials alle sorgenti luminose del sincrotrone futuro.

La struttura di una lente del kinoform: (a) singolo, lente rifrangente del kinoform di 11,2 KeV fatta dal diamante artificiale di qualità ottica facendo uso di litografia del e-raggio, metalizzazione ed incisione di ione reattiva profonda; (b) un dettaglio (una parte centrale) di una tal lente indicata dalla prospettiva inclinata di un raggio di raggi x ricevuto.

Le lenti di Kinoform, un tipo di lente rifrangente simile a quelli trovati in fari, stanno considerande dai ricercatori affinchè la loro capacità mettano a fuoco efficientemente la peluria dei raggi x ai punti molto piccoli. Questa funzionalità è vitale allo studio sulle molecole, sugli atomi e sui materiali avanzati al nanoscale - sull'ordine dei billionths di un metro. Tipicamente, i kinoforms sono fatti da silicio, un materiale che è facile da modellare, ma ideale per la manipolazione dei fasci di fotoni intensificati ai sincrotroni imminenti come la Sorgente Luminosa II (NSLS-II) del Sincrotrone Nazionale di Brookhaven.

“La generazione seguente di sorgenti luminose genererà una densità di più alta energia che il NSLS e quindi, l'ottica di beamline “riterrà„ molto più il calore,„ ha detto il ricercatore postdottorale Abdel Isakovic, lo scienziato di NSLS del cavo sullo studio. “Dobbiamo trovare il genere di destra di ottica per trattare questo carico termico.„

A causa della sue molto alte conducibilità termica e trasparenza ai raggi x, il diamante è un candidato ideale per il processo. Il problema è la sua durezza estrema, che lo rende molto difficile incidere la forma del dente di sega dei kinoform.

“Questi reticoli d'aspetto divertente non sono facili da fare in silicio, molto di meno in diamante,„ ha detto il fisico Kenneth Evans-Lutterodt di NSLS.

Per trasferire il reticolo del kinoform da una zolla numericamente generata, i ricercatori chimicamente rimuovono i livelli del materiale che “non sono mascherati,„ o reso resistente al trattamento incisione. Incisione del Diamante è difficile perché il materiale stesso è resistente a molti prodotti chimici comunemente usati. Ma attraverso un metodo pulsato e ciclico con il plasma dell'ossigeno-argon ed i diamanti artificiali - una versione più economica che ancora mantiene la durezza del materiale reale - i ricercatori hanno trovato un modo incidere un reticolo pulito del kinoform profondo nel diamante al Centro di Brookhaven per i Nanomaterials Funzionali (CFN).

Le lenti sono state collaudate su un beamline dei raggi x alla Sorgente Avanzata del Fotone di Argonne (APS). Tra altre misure, il gruppo ha trovato che la dimensione di punto prodotta da una singola lente del diamante è circa un micrometro, ancora direzioni fuori dal benchmark di un-nanometro desiderato per il sincrotrone futuro studia. Ma i kinoforms multipli possono essere impilati uno dopo l'altro per formare una lente composta del kinoform, che produce un punto molto più piccolo, Evans-Lutterodt hanno detto.

Inoltre, confrontato alle lenti composte del kinoform fatte da silicio, le lenti composte del diamante hanno mostrato la migliore trasmissione della luce e funzioneranno in un più vasto intervallo di energia.

“Questo è un risultato iniziale, ma abbiamo indicato che funziona e se un percorso verso l'ottica nanofocusing di sviluppo,„ Evans-Lutterodt abbiamo detto. “Ora ci sono una serie di cose che potremmo e stanno migliorando.„

Sebbene incisione del diamante sia principalmente molto pulita, il gruppo ha osservato le parti del reticolo che sono state incise involontariamente via. La sfida risultante è di trovare una maschera più selettiva che proteggerà meglio queste funzionalità. Inoltre, il gruppo comincerà usando vicino ai campioni del diamante del unico cristallo (forniti dall'Istituto di Carnegie di Washington), che sono stati trovati per avere meno difetti e per mostrare la promessa per l'ottica dei raggi x di migliore-qualità.

“I vantaggi di perfezionamento della questa tecnica di nanofabbricazione del diamante vanno oltre l'ottica dei raggi x,„ Isakovic ha detto. “Potrebbe essere utilizzata in tutto da elettronica e dallo spintronics per un fine particolare del diamante alle unità state necessarie in acceleratori futuri.„

Altro crea implicato in questo lavoro include Aaron Stein e Labirinto di John (Brookhaven) e Suresh Narayanan, Michael Balzato e Alec Sabbioso (Argonne).

Più informazioni: A.F. Isakovic, A. Stein, J.B. Warren, S. Narayanan, M. Sprung, A.R. Sandy, K. Evans-Lutterodt, “Lenti Rifrangenti dei Raggi X Duri di Kinoform del Diamante: Progettazione, Nanofabbricazione e Collaudo,„ J. Synch. Rad., 16, 8 (2009).

Last Update: 13. January 2012 22:20

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