Lasery malují 3D

Nedávno jsem zaznamenal dvě zprávy, které mohou věstit průlom ve výrobě nanometrických zařízení a počítačových čipů. První zpráva informovala o tom, že ultra rychlý laser umožní snadné obrábění (20. 4. 2004) s vysokou přesností a druhá tvrdila, že rychlejší obvody budou potřebovat zlato (26. 4. 2004). Na první pohled spolu příliš nesouvisí, ale na druhý mají mnoho společného.

Výroba procesorů ve 3D

Protože současné čipy jsou vytvářeny po vrstvách, není jednoduše možné vytvářet libovolná spojení mezi jednotlivými vrstvami, což poněkud omezuje návrháře. Fyzici v Šanghaji přišli na to, mohou do skla laserem vypálit různé tvary (Např. 3D motýlka), přidají-li do něj trochu zlata. Zatím ta trocha byla koncentrace 10 tisíc dílů skla ku jednomu dílu zlata (pravděpodobně hmotnostní poměr).

Pokud se divíte nad zlatem rozpuštěným ve skle, vzpomeňte si na "křišťál" ve skříni, což je pro změnu sklo s olovem. Zajímalo by mě, jestli je zlato nutné kvůli tepelné/elektrické vodivosti (Proč potom ne stříbro?) nebo se využívá nějaké jeho zvláštní fyzikální vlastnosti.

Obrábění s přesností na nanometry

Vezmeme-li to z druhé strany, obrábění s přesností v řádu desítek nanometrů je velký problém. Zavrhneme-li pro hromadnou výrobu nevhodné metody manipulace s jednotlivými atomy. Zůstávalo nám jen leptání, které vědci použili pro výrobu 0,5 nm tenké vrstvy křemíku v kvantové studně (viz příspěvek o optických počítačích) nebo jehož méně precizní (a principiálně poněkud odlišnou) variantou se tvoří dnešní mikroprocesory. Teď snad přibude možnost snadného obrábění laserem s přesností kolem 20 nm.

To nejzajímavější z malování do skla

Na závěr si dovolím pár komentářů k citacím z článku o zlatě ve skle pro výrobu čipů:

"Když se sklo zahřálo na 550 °C, atomy zlata splynuly v malé kuličky"

"5 milimetrů široký obrázek je tvořen milióny zlatých kuliček o průměru asi 7 nanometrů."

Spojí se do malých kuliček, díky povrchovému napětí roztaveného kovu a díky nerozpustnosti křemíku a jeho sloučenin ve zlatě. Tyto malé kuličky jsou základní jednotkou tvořeného 3D obrázku stejně jako pixely na vaší obrazovce nebo tiskové body v novinách. Nejedná se tedy zatím bohužel o spojitý vodivý "drátek".

Jak je možné, že se roztaví bod uprostřed skla a ne někde cestou nebo, jak by se dalo očekávat, na jeho okraji? Vysvětluji si to tak, že optika laseru je řízena tak, aby laserový paprsek koncentrovala vždy do žádaného bodu. Ten se dostatečně zahřeje, ale jeho okolí díky nízké intenzitě paprsku nikoliv.

"Další cíl týmu výzkumníků je vytvořit fungující obvod ve skle. Použití skla s větším obsahem zlata by mohlo pomoci spojit tečky do jednolitého obvodu."

Otázkou zůstává, zda se po zvýšení koncentrace zlata podaří vytvářet vodivé cestičky stejného průměru jaký mají zlaté kuličky. 7 nanometrů je stále o řád lepší než současné nejmodernější metody, ale každé zvýšení příměsi zlata výsledný obvod prodraží.

"Je dokonce možné vymazat nějakou dříve vytvořenou strukturu, další dávkou pulzu laseru, která odpálí existují zlaté kuličky."

K tomu jsem poněkud skeptický. Zaprvé by se musel do té kuličky trefit a zadruhé se mi nechce věřit, že by se už vzniklá kulička zlata nechala v uzavřeném skleněném prostoru jen tak vypařit/zkapalnit a difundovat do skla. Na druhou stranu nevěřím, že by si někdo dovolil do, byť populárního, vědeckého článku plácnout něco "jen tak". Rozhodně struktura materiálu po opětovném smíchání zlata se sklem bude dost vzdálená struktuře původní. I když myšlenka toho, že by si počítač mohl sám tvořit a mazat vlastní obvody je VELMI lákavá.