Вчені Джонса Хопкінса виявили новий спосіб побудови мікрохіпів настільки маленькими, що вони майже невидимі.
Поєднуючи метали та чутливу до світла хімію, вони вперше застосували метод, який міг би зробити чіпси швидшими, дешевшими та набагато потужнішими. Цей стрибок у дизайні мікрочіпів може змінити все, від смартфонів до літаків, відкриваючи шлях до наступної епохи технології.
Прорив у інновації Microchip
Дослідники Джонса Хопкінса визначили нові матеріали та розробили нову методику, яка могла б прискорити гонку для отримання мікрочіпів, які є меншими, швидшими та доступнішими. Ці чіпси живлять майже кожен куточок сучасного життя, від смартфонів та побутових приладів до автомобілів та літальних апаратів.
Вчені продемонстрували, як побудувати схеми настільки крихітними, що їх не можна побачити з людським оком, використовуючи метод, розроблений як високоточним, так і економічно вигідним для масштабного виробництва.
Результати цього дослідження були опубліковані нещодавно в Хімічна техніка природи.
Подолання виробничих бар’єрів
“Компанії мають свої дорожні карти, де вони хочуть бути через 10 – 20 років і далі”, – сказав Майкл Цапатсіс, видатний професор хімічної та біомолекулярної інженерії в університеті Джона Хопкінса. “Одним із перешкод було пошук процесу створення менших функцій у виробничій лінії, де ви швидко і з абсолютною точністю опромінюєте матеріали, щоб зробити процес економічним”.
За даними Tsapatsis, вдосконалені лазери, необхідні для травлення шаблонів у цих надзвичайно малих шкалах, вже доступні. Відсутній шматок був правильними матеріалами та методами, які можуть йти в ногу з попитом на все менші мікрочіпи.
Як виготовляються мікрочіпи
Мікрочіпи – це плоскі шматки кремнію з відбитковою схемою, які виконують основні функції. Під час виробництва виробники покривають кремнієві вафлі з радіаційним матеріалом, щоб створити дуже тонке покриття під назвою “опір”. Коли промінь випромінювання спрямований на опір, він викликає хімічну реакцію, яка спалює деталі на вафлі, малюнки та схему.
Однак, променеві випромінювання з більш високими потужністю, необхідні для вирізання постійно міні-деталей на мікросхемах, недостатньо сильно взаємодіють із традиційними протиборчиками.
Натискання на межі минулої струму
Раніше дослідники з лабораторії Tsapatsis та дослідницької групи Fairbrother у Джона Хопкінса виявили, що протистояння новому класу металоорганіки може вмістити, що високопотужні випромінювальні процеси, що називається “поза екстремальним ультрафіолетовим випромінюванням” (B-EUV), який має потенціал для отримання деталей меншими, ніж нинішній розмір 10 нанометрів. Такі метали, як цинк, поглинають світло B-EUV і генерують електрони, які викликають хімічні перетворення, необхідні для відбиття схем на органічному матеріалі, який називається імідазол.
Це дослідження позначає один із перших вчених, які змогли осадити ці металоорганічні на основі імідазолу, опір розчином у масштабі кремнію, контролюючи їх товщину з точністю нанометра. Щоб розробити хімію, необхідну для покриття кремнієвої вафлі за допомогою металоорганічних матеріалів, команда комбінувала експерименти та моделі з університету Джона Хопкінса, Університету Східного Китаю науки і технологій, Еколе Політехніка Федерале де Лосанна, Національної лабораторії Брукхейвена та Національної лабораторії Лаврен Берлі. Нова методологія, яку вони називають хімічним осадженням рідини (CLD), може бути точно розроблена і дозволяє дослідникам швидко досліджувати різні комбінації металів та імідазолів.
“Граючи з двома компонентами (метал та імідазол), ви можете змінити ефективність поглинання світла та хімії наступних реакцій. І це відкриває нас до створення нових металоорганічних пар”,-сказав Цапатсіс. “Захоплююча річ у тому, що є щонайменше 10 різних металів, які можна використовувати для цієї хімії та сотні органіки”.
Заздалегідь на виробництві наступного покоління
Дослідники почали експериментувати з різними комбінаціями, щоб створити пари, спеціально для випромінювання B-EUV, яке, за їхніми словами, швидше за все, буде використовуватися у виробництві в найближчі 10 років.
“Оскільки різні довжини хвилі мають різну взаємодію з різними елементами, метал, який є програшним в одній довжині хвилі, може стати переможцем з іншим”, – сказав Цапатсіс. “Цинк не дуже хороший для екстремального ультрафіолетового випромінювання, але він один з найкращих для B-euv”.
Довідка: “Відкладення відкладення аморфних цеолітичних фреймворк-фільмів для літографії” Юрун Міао, Шуньї Чжен, Кейлі Е. Вальца, Муед Ахмад, Сінпей Чжоу, Єгеу Чжоу, Хетінг Ванг, Дж. Анібал Боскбойк, Кі Ліуар, Кумар Вангал, Агал, Агал, Агал, Агунгал, QIOOLOS Kostko, Liwei Zhuang та Michael Tsapatsis, 11 вересня 2025, Хімічна техніка природи.
Doi: 10.1038/S44286-025-00273-Z
Автори включають Юрун Міао, Кейлі Вальс та Сінпея Чжоу з університету Джона Хопкінса; Лавей Чжуан, Шуньї Чжен, Єгуй Чжоу та Хетінг Ванг зі Східно -Китайського університету науки і техніки; Мюед Ахмад та Дж. Анібал Боскобойк з Національної лабораторії Брукхейвена; Ци Лю з Університету Сухов; Kumar Varoon Agrawal від екольської політехніки Fédérale de Lausanne; та Олег Костко з Національної лабораторії Лоуренса Берклі.
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня ScitechDaily.
