טכנולוגיית אלומת יונים ממוקדת היא מרכזית בעיבוד חומרים ננומטריים, עם דו"ח חדש של האיחוד האירופי המתאר את היישומים הרחבים שלה ואת הפוטנציאל לפריצות דרך עתידיות במדע ובטכנולוגיה. קרדיט: twoday.co.il.com
פרויקט FIT4NANO מיפה את היישומים הנרחבים והכיוונים העתידיים של טכנולוגיית אלומת יונים ממוקדת, תוך שימת דגש על תפקידה הקריטי בקידום המחקר והפיתוח על פני דיסציפלינות מרובות, ממיקרו-אלקטרוניקה ועד למדעי החיים.
עיבוד חומרים על ננומטרי, ייצור אבות טיפוס למיקרואלקטרוניקה, או ניתוח דגימות ביולוגיות: מגוון היישומים של קרני יונים ממוקדים עדין הוא עצום. מומחים משיתוף הפעולה של האיחוד האירופי FIT4NANO בחנו כעת את האפשרויות הרבות ופיתחו מפת דרכים לעתיד. המאמר, שפורסם ב סקירת פיזיקה שימושיתמיועד לסטודנטים, משתמשים מהתעשייה והמדע וכן לקובעי מדיניות מחקריים.
גילוי ויישומים
"הבנו שניתן להשתמש בקרני יונים ממוקדות בדרכים רבות ושונות, וחשבנו שיש לנו סקירה טובה בתחילת הפרויקט. אבל אז גילינו שיש הרבה יותר יישומים ממה שחשבנו. בפרסומים רבים, השימוש בקרני יונים ממוקדות אפילו לא מוזכר במפורש, אלא מוסתר בסעיף השיטות. זו הייתה עבודת בילוש", אומרת ד"ר קטיה הופליך, פיזיקאית במכון פרדיננד-בראון ובהלמהולץ-מרכז ברלין (HZB), שריכזה את הדו"ח המקיף.
"במיוחד מצאנו עבודה משנות ה-60 וה-70 שהקדימה את זמנה ונשכחה שלא בצדק. גם היום הם עדיין מספקים תובנות חשובות".
הפיזיקאי Gregor Hlawacek, ראש פרויקט האיחוד האירופי FIT4NANO, אחראי על מתקן חדיש ב-HZDR שבו הוא יכול לייצר ולנתח ננו-מבנים באמצעות קרן יונים ממוקדת במיוחד. קרדיט: אוליבר קיליג/HZDR
הדו"ח מספק סקירה כללית של המצב הנוכחי של טכנולוגיית אלומת יונים ממוקדת (FIB), היישומים שלה עם דוגמאות רבות, פיתוחי הציוד החשובים ביותר וסיכויים עתידיים. "רצינו לספק עבודת עזר שימושית עבור מחלקות מחקר אקדמי ומו"פ תעשייתי, אך גם עוזרת לניהול המחקר למצוא את דרכם בתחום זה", אומר ד"ר גרגור חלוצק, ראש קבוצה במכון לפיזיקה וחומרים של אלומת יונים. מחקר ב הלמהולץ-מרכז דרזדן-רוסנדורף (HZDR). Hlawacek מוביל את פרויקט FIT4NANO, פרויקט של האיחוד האירופי בנושא טכנולוגיות FIB, שבו מעורבים מחברי הדו"ח.
טכנולוגיית FIB: כלי רב תכליתי
מכשירי FIB משתמשים בקרן יונים ממוקדת של שניים עד 30 קילו-אלקטרון-וולט (keV). עם הקוטר הקטן שלה בתחום הננומטר ותת-ננומטר, אלומת יונים כזו סורקת את המדגם ויכולה לשנות את פני השטח שלה בדיוק ננומטרי. מכשירי FIB הם כלי אוניברסלי לניתוח, שינוי חומר מקומי ללא מסיכה ויצירת אב טיפוס מהיר של רכיבים מיקרואלקטרוניים. מכשירי FIB הראשונים שימשו בתעשיית המוליכים למחצה כדי לתקן מסכות פוטו עם יוני גליום ממוקדים.
כיום, מכשירי FIB זמינים עם סוגים רבים ושונים של יונים. יישום חשוב הוא הכנת דגימות להדמיה ברזולוציה גבוהה, דיוק ננומטרי במיקרוסקופ אלקטרוני. שיטות FIB שימשו גם במדעי החיים, למשל, כדי לנתח ולדמות מיקרואורגניזמים ווירוסים באמצעות טומוגרפיה מבוססת FIB, המספקות תובנות עמוקות לגבי מבנים מיקרוסקופיים ותפקודם.
יישומים מתפתחים וסיכויים עתידיים
מכשירי FIB מתפתחים ללא הרף לקראת אנרגיות אחרות, יונים כבדים יותר ויכולות חדשות, כמו יצירת פתרון מרחבי של פגמים אטומיים בודדים בגבישים מושלמים אחרת. לעיבוד FIB כזה של חומרים ורכיבים יש פוטנציאל עצום בטכנולוגיית הקוונטים והמידע. מגוון היישומים, ממחקר יסודי ועד למכשיר המוגמר, מפיזיקה, מדעי החומרים וכימיה למדעי החיים ואפילו ארכיאולוגיה, הוא ייחודי לחלוטין.
"אנו מקווים שמפת הדרכים הזו תהווה השראה לפריצות דרך מדעיות וטכנולוגיות ותפעל כחממה לפיתוחים עתידיים", אומר גרגור חלוצק.
