Dešimtojo dešimtmečio
pradžioje kompanija IBM nusprendė
ištirti atomų mastelio vaizdų gavimo
prietaiso, vadinamo atominės jėgos mikroskopu, galimybes. Šiuo prietaisu
jie ieškojo defektų mažytėse
skylutėse, kurios CD-ROM paviršiuje
vaizduoja skaitmeninius bitus. Matavimai parodė, kad nikelio lydinyje,
naudojamame gaminant CD-ROM, buvo defektų - mažyčių, kelių šimtų
nanometrų aukščio iškilimų. Laboratorijoje
visi vadino juos zitais. IBM bendradarbis C. Grantas Willsonas stebėjosi,
kaip lydinys sugeba kiekviename diske sukurti lygiai tokius pačius
defektus. Metalo gūburėliai tapo savotišku
įkvėpimo šaltiniu. Žiūrinėdamas
atominės jėgos mikroskopu gautus vaizdus
Willsonas pagalvojo, kad toks sugebėjimas atkurti idealios formos
nanodarinius galėtų tapti nauju labai
mažų dalykų gamybos metodu.
Ši idėja padarė jį vienu iš
keleto pionierių, iš techninės hiperbolės
pavertusių nanotechnologiją realybe. Willsonas ir kiti vadovaujantieji
mokslininkai iš Pricetono ir Harwardo universitetų bei Kalifornijos
technologinio instituto pradėjo
komercializuoti lydymą, štampavimą, spausdinimą
ir kalimą - technologinius metodus, primenančius vaikiškus žaidimus ar
automobilių pramonėje naudojamus procesus. Šios pastangos galiausiai
pakeis visą prietaisų, naudojamų
puslaidininkių, telekomunikacijų ir
biomedicinos pramonėje, gamybą.
Willsono kelias į
nanometrinių darinių gamybą prasidėjo 1993 m.
jam dirbant IBM. Jis negalėjo susitaikyti su tuo metu buvusiu korporacijos
finansiniu nuosmukiu ir mintimi, kad teks atsisakyti daugelio savo
vadovaujamos medžiagų tyrimo grupės narių. Jis
perėjo dirbti į Teksaso universitetą ir
ten pradėjo bendradarbiauti su mechanikos inžinerijos profesoriumi S. V.
Sreenivasanu - spręsti problemas, kurios buvo tiesiogiai susijusios su jo
atrastaisiais nanozitais.
Defektų atsiradimas gaminant CD-ROM diskus paskatino C. Grant Willsoną sukurti naują metodą nanodarinių gavimui.
Mokslininkai pirmiausia sukūrė technologiją, kurios procesas
prasideda kvarco plokštelės su paviršiuje
suformuotais tranzistorių, laidų ir
kitų elektronikos komponentų vaizdais
užliejimu metalo lydalu. Po to sukietėjęs lydinys būdavo uždedamas ant
padengto skysto monomero sluoksniu silicio lusto paviršiaus. Skystis
užpildydavo lydinyje esančias įdubas dar
iki tol, kol per kvarcą šviečianti
ultravioletinė spinduliuotė priversdavo
skystį virsti kietu polimeru. Galiausiai,
būdavo atliekamos baigiamosios lusto gamybos proceso procedūros.
Tokia spausdinimo technologija leisdavo pagaminti grandynus, kurių atskirų
detalių matmenys tebuvo vos kelių nanometrų - ne didesni kaip kai
kurių medžiagų molekulės. "Tai
primena pirmąjį Gutenbergo naudotą
spaustuvinį presą", - pastebi Willsonas.
"Niekuomet nebūčiau nė pagalvojęs,
kad galima išlieti tokius mažus
dalykėlius".
Praėjusiais metais Willsonas ir Sreenivasanas įtikino verslo
veteraną Normaną E. Shumakerį, iki tol
įkūrusį sėkmingai besidarbuojančią
puslaidininkinių prietaisų gamybos
firmą "Emcore", vadovauti pradėjusiai
šią technologiją diegti naujai įmonei
"Molecular Imprints". Iki šių metų
pabaigos Molecular Imprints tikisi pagaminti pirmuosius nanospausdinimo
technologijos gamybos ir bandymų
įrenginius ir pradėti tiekti juos
vartotojams. Tarp jų yra ir "Motorola" su
"KLA-Tensor", kurios investavo į naujai
įkurtą įmonę.
Puslaidininkių pramonės kompanijos patikėjo savo pinigus
"Molecular Imprints" labiau norėdamos
apsidrausti, nei tikėdamos paversti juos
greitu pelnu. Pramonininkai mielai nurašytų nanospausdinimą kaip vien
mokslininkams įdomų užsiėmimą ir
rinktųsi nusistovėjusias
technologijas. Šiuolaikinės tradicinės litografijos
būdu grandynai gaminami
apšviečiant fotojautrią cheminę medžiagą,
vadinamą rezistu, labai trumpo bangos ilgio ultravioletine spinduliuote.
Tačiau vis didėjanti tokio metodo kaina
gali priversti pereiti prie nanospausdinimo. Pasaulyje garsus medžiagų
tyrėjas Willsonas domisi abiem koncepcijom. Jo laboratorijoje taip pat yra
bandomi nauji šiuolaikinei optinei litografijai skirti fotorezistai. Taigi jis
gerai suvokia, kiek daug liko spręsti sudėtingų problemų: optiniams
rezistams prireiks ištiso dar mažai
ištirtų naujų medžiagų rinkinio. Bet, tiesą
sakant, Willsonui nelabai ir rūpi, kuri koncepcija ims vyrauti. "Mano
darbas yra doktorantų ruošimas", - sako
jis. "Ir abu projektai tam puikiausiai tinka."
Stephenas Y. Chou visą savo mokslinę karjerą praleido
stengdamasis išplėsti miniatiūrizavimo ribas.
Iki tol, kol plačiau nebuvo pradėtas
vartoti žodis "nanotechnologija", jis
kūrė submikroninius darinius. Devintajame dešimtmetyje jis pasiekė
pasaulio rekordus - pagamino patį
mažiausią tranzistorių, sukūrė
tranzistorių, sugebantį įsijungti bei išsijungti
tam naudojant vos vieną elektroną,
padarydamas iš
"nanostulpelių"magnetinės atminties įrenginius ir
sukonstruodamas optiniams tinklams skirtus elementus, kurie mažesni negu
šviesos bangos ilgis. "Man visada pats
svarbiausias dalykas buvo įveikti ilgių
skalės ribą", - sako Chou, kuris baigė
Pekino universitetą, apgynė
doktoratą Massachusetso technologijos
institute, o po to tęsė savo akademinę
karjerą Stanfordo, Minesotos ir galiausiai Pricetono universitetuose.
Atlikti tiriamieji darbai paskatino Y. Chou sukurti technologinį procesą nanotechnologijai.
Dešimtojo dešimtmečio
pradžioje jis pristatydavo savo darbą
mokslinėse konferencijose ir po to nuolat atsakinėdavo į tuos pačius
klausimus apie nanotechnologijos komercializavimo perspektyvas. Pagaminti
naudojant optinę litografiją mažesnes
nei šviesos bangos ilgis prietaiso detales, yra be galo sudėtinga - tai panašu
į tai, lyg brėžtume labai ploną liniją
buku pieštuku. Kaip ir Willsonas, Chou pradėjo tirti tokius mažų darinių
gamybos metodus be optinės spinduliuotės. Per dešimtmetį Chou
remiamas įvairių federalinių agentūrų
sukūrė darinių, kurie yra mažesni
nei šviesos bangos ilgis, ir elementų,
kurie trumpesni negu 200 nm, gamybos technologiją. Pastaruosius trejus
metus Chou bandė realizuoti praktiškai pirmuosius įrenginius kurie buvo
panašūs į Willsono sukurtus liejimo
technologijos būdu įrenginius. Vietoj
ultravioletinės spinduliuotės, kurią
Willsonas naudojo polimero sukietinimui, Chou kaitina medžiagą tol, kol
ji suteka į liejinį; medžiaga vėliau
sukietėja ją ataušinus. Po to toks
liejinys naudojamas perkeliant darinių
raštą ant puslaidininkinio lusto paviršiaus.
Chou įkurtoji kompanija NanoOpt stengiasi viename luste
sutalpinti įvairius optinius komponentus.
Užuot gaminusi tranzistorius ir varžas
firma gamina filtrus, šviesolaidžius ir
lazerių rezonatorius. Nanospausdinimas gali tikti automatizuojant
optinių komponentų gamybą. Iki
pastarųjų metų surinkimo darbams atlikti
dažnai būdavo naudojamas brangus rankų darbas. Jeigu tų komponentų
gamyba būtų vykdoma didelėmis
serijomis, atpigtų stiprintuvai,
perjungikliai, lazeriai ir didžiosios sistemas, į
kurias visi šie komponentai įeina.
Negana to, mažesni už bangos
ilgį komponentai gali pagerinti ir pačią tinklų darbo kokybę. "Jie
leidžia užlenkti šviesos pluoštelį taip, kaip
neįmanoma to padaryti naudojant klasikinius optinius elementus", -
sako Chou. NanoOpto, kuri Somerseto mieste Niudžersio valstijoje
pastatė savo gamyklą, teikia vartotojams iš
telekomunikacijų galinčių
poliarizuoti, sudėti ar perskirti šviesos
pluoštelius sektoriaus bandomuosius
prietaisų pavyzdžius. Dėl unikalių
nanodarinių savybių (mažiausios tų prietaisų
detalės yra vos 20 nm dydžio), pavyzdžiui, ateinantys labai skirtingais
kampais pluošteliai, yra sudedami. Tas laisvumas reiškia tai, kad pluoštelius
sudedančio komponento nebereikia kruopščiai derinti rankomis, o
galima pasinaudoti automatiniu surinkimo būdu - visa tai atliekant robotams.
Chou kompanija į vieną komandą subūrė vadybininkus, kurie
anksčiau dirbo Lucent Technologies, Sun
Microsystems ir Agere Systems. Kompanija taip pat įdarbino nemažo
buvusių paties Chou doktorantų. Kol
kas NanoOpto dar susiduria su rimta optinių tinklų įrangos rinkos
depresija, nors ji ir toliau susilaukia nemažo
finansavimo iš rizikos kapitalo pusės. Kita
Chou įkurta kompanija Nanonex daugiau dėmesio numato skirti
nanospausdinimo technologijos
įrenginių gamybai ir jų pardavimui.
Nanotechnologija - tai labai įvairių miniatiūriškų komponentų
gamybos būdas. Svarbu yra laiku teisingai nuspręsti, kokie iš tų gaminių yra
patys perspektyviausi, su kokiomis kompanijomis verta bendradarbiauti ir
kokiu keliu yra geriausia pasiekti rinką. Žengus vieną neteisingą žingsnį,
pasekmės gali būti labai tragiškos.