Физики из Университета Лафборо использовали передовые нанотехнологии для создания, по их мнению, "самой маленькой скрипки в мире", которая по размеру не превышает толщину человеческого волоса. Скрипка изготовлена из платины и имеет размеры всего 35 микрон в длину и 13 микрон в ширину, при этом микрон составляет одну миллионную часть метра. Для сравнения, диаметр человеческого волоса обычно составляет от 17 до 180 микрон, а размеры столь любимых микроскопических существ, известных как тихоходки, составляют от 50 до 1200 микрон.
Миниатюрная скрипка была создана в качестве тестового проекта для демонстрации возможностей новой университетской системы нанолитографии – передового набора технологий, который позволяет исследователям создавать и изучать структуры на наноуровне. Система будет поддерживать различные исследовательские проекты, направленные на поиск новых материалов и методов для разработки вычислительных устройств следующего поколения.
“Хотя создание самой маленькой скрипки в мире может показаться забавой, многое из того, что мы узнали в процессе, на самом деле заложило основу для исследований, которыми мы сейчас занимаемся”, - сказала профессор Келли Моррисон, глава физического факультета и эксперт в области экспериментальной физики.
“Наша нанолитографическая система позволяет нам проводить эксперименты, в ходе которых материалы исследуются различными способами – с использованием света, магнетизма или электричества – и наблюдать за их реакцией. Как только мы поймем, как ведут себя материалы, мы сможем начать применять эти знания для разработки новых технологий, будь то повышение эффективности вычислений или поиск новых способов получения энергии.
“Но сначала нам нужно разобраться в фундаментальной науке, и эта система позволяет нам делать именно это”.
Почему именно скрипка?
Команда создала наноразмерную скрипку в качестве шутливой отсылки к известной в поп-культуре фразе “Можете ли вы услышать, как самая маленькая скрипка в мире играет только для вас?”, которая обычно используется для высмеивания преувеличенных жалоб или чрезмерно драматичных реакций. Эта фраза часто сопровождается жестом руки, имитирующим игру человека на крошечной скрипке, зажатой большим и указательным пальцами.
Считается, что это выражение впервые появилось на телевидении в 1970-х годах, популяризированное шоу M*A*S*H, и осталось частью поп-культуры благодаря появлениям в более поздних шоу, таких как "Губка Боб Квадратные штаны", а также глубокому погружению в его происхождение от ClassicFM.
Скрипка из Лафборо - это скорее микроскопическое изображение, чем инструмент, на котором можно играть, и, хотя ни по одному официальному каналу она не была подтверждена как самая маленькая скрипка в мире, ясно одно: она очень маленькая.
Как она была изготовлена?
В основе нанотехнологической системы Университета Лафборо, которая охватывает целую лабораторию, лежит NanoFrazor, ультрасовременная машина для создания наноструктур от Heidelberg Instruments. В нем используется термосканированная зондовая литография - технология, при которой нагретый иглоподобный наконечник "пишет" высокоточные узоры на наноуровне.
чтобы создать скрипку, профессор Моррисон при поддержке доктора Наэми Лео и технического специалиста-исследователя доктора Артура Ковени начал с покрытия небольшого чипа двумя слоями гелеобразного материала, называемого резистом. Затем этот покрытый чип помещали под нанорезак, который своим нагретым наконечником выжигал узор скрипки на поверхностном слое.
После того, как рисунок был вытравлен, резист был создан путем растворения выступающего нижнего слоя, чтобы получилась полость в форме скрипки. Затем на чип был нанесен тонкий слой платины, а после окончательной промывки в ацетоне остатки материала были удалены, и появилась готовая скрипка.
Система полностью закрыта перчаточным ящиком и набором соединенных между собой камер, поскольку это необходимо для предотвращения попадания влаги и пыли на чувствительные исследования. Для поддержания этих контролируемых условий чип осторожно перемещался между камерами с помощью небольших металлических рычагов, управляемых снаружи.
На создание скрипки с использованием системы нанолитографии уходит около трех часов, хотя окончательная версия заняла у команды несколько месяцев, поскольку они совершенствовали и тестировали различные методы.
Готовое изделие размером не больше пылинки на кристалле, и рассмотреть его в деталях можно только с помощью микроскопа.
Как система нанолитографии стимулирует новые исследования
В университете Лафборо уже реализуются два исследовательских проекта с использованием системы нанолитографии. В одном из них изучаются альтернативы магнитному хранилищу данных, а в другом - способы использования тепла для более быстрого и энергоэффективного хранения и обработки данных.
“Я действительно в восторге от уровня контроля и возможностей, которые мы получаем благодаря этой установке, - сказала профессор Келли Моррисон. – Я с нетерпением жду возможности увидеть, чего смогу достичь я, а также то, что все остальные могут сделать с этой системой”.
