Technologie des faisceaux d'ions focalisés : un outil unique pour une large gamme d'applications
De la physique, de la science des matériaux et de la chimie aux sciences de la vie et même à l'archéologie
Traitement de matériaux à l'échelle nanométrique, production de prototypes pour la microélectronique ou analyse d'échantillons biologiques : L'éventail des applications des faisceaux d'ions finement focalisés est immense. Des experts de la collaboration européenne FIT4NANO ont passé en revue les nombreuses possibilités et élaboré une feuille de route pour l'avenir. L'article, publié dans "Applied Physics Review", s'adresse aux étudiants, aux utilisateurs de l'industrie et de la science, ainsi qu'aux décideurs en matière de recherche.
Les faisceaux d'ions focalisés peuvent être utilisés pour analyser, structurer ou optimiser les matériaux, ce qui permet un large éventail d'applications possibles. La publication du projet Fit4Nano fournit une vue d'ensemble et une feuille de route pour les développements futurs.
N. Klingner/HZDR, Katja Höflich/HZB
"Nous avons réalisé que les faisceaux d'ions focalisés peuvent être utilisés de nombreuses manières différentes, et nous pensions avoir une bonne vue d'ensemble au début du projet. Mais nous avons ensuite découvert qu'il y avait beaucoup plus d'applications que nous ne le pensions. Dans de nombreuses publications, l'utilisation des faisceaux d'ions focalisés n'est même pas explicitement mentionnée, mais cachée dans la section des méthodes. C'était un travail de détective", explique Katja Höflich, physicienne au Ferdinand-Braun-Institut et au Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), qui a coordonné le rapport complet. "Nous avons notamment trouvé des travaux des années 1960 et 1970 qui étaient en avance sur leur temps et injustement oubliés. Ils fournissent encore aujourd'hui des informations importantes".
Le rapport donne un aperçu de l'état actuel de la technologie du faisceau d'ions focalisés (FIB), de ses applications avec de nombreux exemples, des développements les plus importants en matière d'équipement et des perspectives d'avenir. "Nous voulions fournir un ouvrage de référence utile aux départements de recherche universitaire et de R&D industrielle, mais aussi aider les responsables de la recherche à s'orienter dans ce domaine", explique Gregor Hlawacek, chef de groupe à l'Institut de physique des faisceaux d'ions et de recherche sur les matériaux du Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR). M. Hlawacek dirige le projet FIT4NANO, un projet de l'UE sur les technologies FIB, auquel participent les auteurs du rapport.
De la recherche fondamentale au composant fini
Les instruments FIB utilisent un faisceau d'ions focalisés de 2 à 30 keV. Avec son petit diamètre de l'ordre du nanomètre et du sous-nanomètre, ce faisceau d'ions balaie l'échantillon et peut modifier sa surface avec une précision de l'ordre du nanomètre. Les instruments FIB sont un outil universel pour l'analyse, la modification locale des matériaux sans masque et le prototypage rapide de composants microélectroniques. Les premiers instruments FIB ont été utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs pour corriger les masques photographiques à l'aide d'ions gallium focalisés. Aujourd'hui, les instruments FIB sont disponibles avec de nombreux types d'ions différents. Une application importante est la préparation d'échantillons pour l'imagerie à haute résolution, avec une précision de l'ordre du nanomètre, au microscope électronique. Les méthodes FIB ont également été utilisées dans les sciences de la vie, par exemple pour analyser et imager des micro-organismes et des virus à l'aide de la tomographie FIB, ce qui permet de mieux comprendre les structures microscopiques et leur fonction.
Les instruments FIB évoluent constamment vers d'autres énergies, des ions plus lourds et de nouvelles capacités, telles que la génération résolue dans l'espace de défauts atomiques uniques dans des cristaux par ailleurs parfaits. Le traitement des matériaux et des composants par FIB présente un énorme potentiel dans les technologies quantiques et de l'information. L'éventail des applications, de la recherche fondamentale au dispositif fini, de la physique, de la science des matériaux et de la chimie aux sciences de la vie et même à l'archéologie, est absolument unique. "Nous espérons que cette feuille de route inspirera des percées scientifiques et technologiques et servira d'incubateur pour les développements futurs", déclare Gregor Hlawacek.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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