Vědci z Johns Hopkins odhalili nový způsob, jak stavět tak malé mikročipy, jsou téměř neviditelné.
Kombinací kovů a chemie citlivé na světlo, propagovali metodu, která by mohla čipy zrychlit, levnější a mnohem silnější. Tento skok v designu mikročipů by mohl přetvořit vše od chytrých telefonů po letadla a otevřít cestu do další éry technologie.
Průlom v mikročipových inovacích
Vědci z Johns Hopkins identifikovali nové materiály a vyvinuli novou techniku, která by mohla závod urychlit tak, aby produkoval mikročipy, které jsou menší, rychlejší a dostupnější. Tyto čipy napájí téměř každý roh moderního života, od chytrých telefonů a domácích spotřebičů po automobily a letadla.
Vědci prokázali, jak stavět obvody tak malé, že je nelze vidět s lidským okem, pomocí metody navržené tak, aby byl pro rozsáhlou produkci vysoce přesný a nákladově efektivní.
Výsledky tohoto výzkumu byly nedávno zveřejněny v Přírodní chemické inženýrství.
Překonání výrobních bariér
„Společnosti mají své plány ohledně toho, kde chtějí být za 10 až 20 let a dále,“ řekl Michael Tsapatsis, významný profesor chemického a biomolekulárního inženýrství na Johns Hopkins University. „Jedna překážka byla nalezení procesu pro vytváření menších funkcí ve výrobní lince, kde rychle a s absolutní přesností, aby byl proces ekonomický.“
Podle Tsapatsis jsou již k dispozici pokročilé lasery potřebné k leptání vzorů v těchto extrémně malých měřítcích. Chybějící kus byl správnými materiály a metodami, které mohou udržovat tempo s poptávkou po stále menších mikročiptech.
Jak se vyrábějí mikročipy
Mikročipy jsou ploché kousky křemíku s potištěnými obvody, které provádějí základní funkce. Během výroby výrobci obávají křemíkové oplatky s materiálem citlivým na záření, aby vytvořili velmi jemný povlak nazývaný „odpor“. Když je paprsek záření namířen na odpor, vyvolává chemickou reakci, která spaluje detaily do oplatky, vzory kreslení a obvody.
Paprsky radiačních paprsků s vyšším výkonem, které jsou potřebné k vyřezávání stále malých detailů o čipech, však s tradičními odolnostmi neinteragují dostatečně silně.
Tlačení minulých současných limitů
Dříve vědci z laboratoře Tsapatsis a výzkumné skupiny Fairbrother ve společnosti Johns Hopkins zjistili, že odolává z nové třídy kovových organiků, mohou pojmout tento proces radiačního procesu s vyššími poháněnými, nazývanými „mimo extrémní ultrafialové záření“ (B-EUV), což má potenciál udělat detaily menší než současná standardní velikost 10 nanometrů. Kovy, jako je zinek, absorbují světlo B-EUV a vytvářejí elektrony, které způsobují chemické transformace potřebné k otiskům obvodových vzorů na organickém materiálu zvaném imidazol.
Tento výzkum znamená, že jeden z poprvé vědci byli schopni uložit tyto kovové organické organy na bázi imidazolu odolávají řešení v měřítku silikonu-wafer a kontrolují jejich tloušťku s přesností nanometru. Tým kombinoval experimenty a modely z Johns Hopkins University, East China Hopkins University a Technology, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Brookhaven National Laboratory a Lawrence Berkeley National Laboratory, East China Polytechnique Fédérale de Lausanne, Brookhaven National Laboratory, East China Polytechnique Fédérale de Lausanne, Brookhaven National Laboratory, East China Polytechnique Fédérale de Lausanne, Brookhaven National Laboratory a Lawrence National Laboratory. Novou metodiku, kterou nazývají depozice chemických kapalin (CLD), může být přesně zkonstruována a umožňuje vědcům rychle prozkoumat různé kombinace kovů a imidazolů.
„Hraním se dvěma komponenty (kov a imidazol) můžete změnit účinnost absorpce světla a chemie následujících reakcí. A to nás otevírá k vytváření nových kovově organických párů,“ řekl Tsapatsis. „Vzrušující je, že pro tuto chemii a stovky organických látek lze použít nejméně 10 různých kovů.“
Při pohledu dopředu na výrobu příští generace
Vědci začali experimentovat s různými kombinacemi, aby vytvořili párování speciálně pro záření B-EUV, které podle nich budou pravděpodobně použity ve výrobě v příštích 10 letech.
„Protože různé vlnové délky mají různé interakce s různými prvky, kov, který je poraženým v jedné vlnové délce, může být vítězem s druhou,“ řekl Tsapatsis. „Zinek není příliš dobrý pro extrémní ultrafialové záření, ale je to pro B-EUV jeden z nejlepších.“
Reference: „Spin-on deposition amorfní zeolitických imidazolátových frameworkových filmů pro litografické aplikace“ od Yurun Miao, Shunyi Zheng, Kayley E. Waltz, Mlutí Ahmad, xinpei Zhou, Yegui Zhou, heting Wang, HETING WANG, HETING WANG, HETING WANG, HETING WANG, HETORE AGROON, KUMAR AGROON, AGROON AGROON, KUMAR. Kostko, Liwei Zhuang a Michael Tsapatsis, 11. září 2025, Přírodní chemické inženýrství.
Doi: 10.1038/s44286-025-00273-Z
Mezi autory patří Yurun Miao, Kayley Waltz a Xinpei Zhou z Johns Hopkins University; Liwei Zhuang, Shunyi Zheng, Yegui Zhou a Heting Wang z East China University of Science and Technology; MUEED Ahmad a J. Anibal Boscoboinik z Brookhaven National Laboratory; Qi Liu ze Soochow University; Kumar Varoon Agrawal z École Polytechnique Fédérale de Lausanne; a Oleg Kostko z Lawrence Berkeley National Laboratory.
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
