من المتوقع أن تحقق تقنية جديدة طورتها باحثة في التخنيون خلال بحثها ما بعد الدكتوراه في جامعة شيكاغو، طفرة دراماتيكية في تصغير الأجهزة الإلكترونية. الدراسة، التي شارك فيها باحثون من جامعة شيكاغو ومختبرات أرجون في إلينوي، ترأستها الدكتورة تمار سيغال بيرتس، وهي حاليا عضو هيئة التدريس في كلية وولفسون للهندسة الكيميائية في التخنيون.
من المتوقع أن تحقق تقنية جديدة طورتها باحثة في التخنيون خلال بحثها ما بعد الدكتوراه في جامعة شيكاغو، طفرة دراماتيكية في تصغير الأجهزة الإلكترونية. الدراسة، التي شارك فيها باحثون من جامعة شيكاغو ومختبرات أرجون في إلينوي، ترأستها الدكتورة تمار سيغال بيرتس، وهي حاليا عضو هيئة التدريس في كلية وولفسون للهندسة الكيميائية في التخنيون.
يركز البحث المنشور في مجلة ACS Nano، على التجميع الذاتي لكتلة البوليمرات المشتركة - سلاسل البوليمر المستخدمة كقوالب في عمليات التصنيع (التصنيع النانوي). يقدم المقال طريقة جديدة لإنتاج الأنماط النانوية في عمليات التجميع الذاتي للبوليمرات المشتركة. يتيح هذا النهج الإنتاج بأبعاد أصغر من 10 نانومتر، والتي تعتبر تحديًا معقدًا في صناعة الإلكترونيات الدقيقة.
إلى عمق الطبقات
يتطلب التصغير إلى أبعاد صغيرة واستخدام كتل البوليمرات المشتركة فهمًا متعمقًا للعمليات التي تحدث في عمق الطبقات، ووفقًا للدكتور سيجال بيرتس، فإن "معظم الأدوات الموجودة اليوم تفحص السطح فقط من المادة، وبالتالي فقدان معلومات مهمة تقع تحت السطح."
يُظهر البحث الذي يتم نشره الآن أن النهج الجديد - رسم خرائط ثلاثية الأبعاد للهياكل باستخدام التصوير المقطعي في المجهر الإلكتروني المخترق (التصوير المقطعي STEM) - ضروري لفهم عمليات التنظيم الذاتي ولإنشاء أنماط نانوية ذات جودة أعلى بكثير. "إن الجمع بين عمليات المحاكاة الجزيئية والمعلومات ثلاثية الأبعاد التي تم جمعها يسمح لنا بفهم التفاعلات بين البوليمرات المشتركة والقوالب الموجودة على الركيزة وأصل التقلبات المكانية في الهياكل النانوية."
ويقدر الباحثون أنهم في هذا البحث يمهدون الطريق لتصميم وإنتاج قوالب محسنة لإنشاء مكونات إلكترونية لا يتجاوز حجمها 5 نانومتر - أصغر بكثير من المكونات الحالية التي تنتجها الطباعة الحجرية الضوئية، أي عن طريق تسليط الضوء من خلال قناع. في الطباعة الحجرية الضوئية، يحد الطول الموجي من تصغير أنماط الإنتاج. بالنسبة للأجهزة الصغيرة، هناك حاجة إلى أطوال موجية قصيرة، وإنتاج مثل هذا الإشعاع المستقر مهمة أكثر صعوبة. وفقا للدكتور سيجال بيريتس، "إن ميزة كتلة البوليمرات المشتركة هي أن حجم القالب يتم تحديده من خلال كيمياء البوليمر وليس من خلال عامل خارجي مثل الطول الموجي."
التنظيم الذاتي الموجه
ومع ذلك، فإن التنظيم الذاتي وحده لا يكفي لأغراض الإنتاج، لأنه لا يمكن التحكم في موضع الأنماط التي تم إنشاؤها بهذه الطريقة. "من أجل توجيه البوليمرات إلى الموضع المطلوب، نصنع قالبًا أوليًا، وهو سهل جدًا، وهو يوجه البوليمرات. تسمى هذه العملية بالتجميع الذاتي الموجه. إن الجمع بين هذا النهج وعمليات الطباعة الحجرية الضوئية الحالية يسمح لنا بالتغلب على القيود المفروضة على إنتاج الأنماط النانوية، مع الحفاظ على تكلفة منخفضة."
كما ذكرنا فإن أحد التحديات في إنتاج المكونات الإلكترونية هو وجود عيوب في النموذج. هذه مشكلة علمية وتكنولوجية لأنه بدون التحديد الكامل للعيوب الموجودة تحت السطح، من المستحيل فهم مصدر العيوب وبالتالي من المستحيل تطوير أساليب إنتاج محسنة. يقول الدكتور سيجال بيرتس: "في نهاية المطاف، العالم ثلاثي الأبعاد، وبالتالي لا يوجد تمثيل ثنائي الأبعاد له بشكل مرضٍ".
ثلاث درجات في التخنيون
أكملت الدكتورة تمار سيجال بيرتس دراستها الكاملة في التخنيون - بعد حصولها على درجة البكالوريوس في الهندسة الكيميائية الحيوية في كلية الهندسة الكيميائية، عملت في مجال الصناعة في تطوير أنظمة الرؤية الليلية، وبعد ذلك حصلت على درجة الدكتوراه المباشرة في مجال تكنولوجيا النانو في راسل بيري. المعهد (RBNI). حصلت على درجة الدكتوراه تحت إشراف البروفيسور جيتي فراي في كلية هندسة المواد حول الخلايا الشمسية القائمة على البوليمر. بعد حصولها على درجة ما بعد الدكتوراه في جامعة شيكاغو وفي مختبر أرجون الوطني، انضمت إلى هيئة التدريس في كلية ولفسون للهندسة الكيميائية.
