La punta con struttura a diamante migliore tra le migliori
Alcuni ricercatori tedeschi e statunitensi hanno creato una punta al carbonio estremamente affilata, resistente e resiliente che si è guadagnata il primo posto nel settore industriale. Messa a punto grazie ai finanziamenti dell'UE, la punta con struttura a diamante presenta una resistenza all'usura - su nanoscala - 3000 volte superiore alla punta in ossido di silicio ed è pertanto ideale per l'atomic imaging, per la cosiddetta "probe-based data storage" e altre applicazioni emergenti. I risultati dello studio sono pubblicati nella rivista Nature Nanotechnology. La ricerca era parte del progetto PROTEM ("Probe-based terabit memory"), un progetto che ha ricevuto 5,3 milioni di euro in riferimento all'area tematica dedicata alle tecnologie della società dell'informazione del Sesto programma quadro (6° PQ). Hanno collaborato a questo studio il Centro di ricerca della IBM, con sede a Zurigo, l'Università della Pennsylvania e l'Università del Wisconsin. Nell'articolo, gli autori scrivono che questa maggiore "comprensione dei fenomeni di attrito e usura a livello di nanoscala [la scala di grandezza che trova applicazione nelle nanotecnologie] è fondamentale per numerose applicazioni che prevedono lo scorrimento di componenti in nanoscala sopra una superficie". Tra queste applicazioni emergenti vi sono la nanolitografia, la nanometrologia e la nanoproduzione. Il DLC (Diamond-like carbon, carbonio con struttura a diamante), come spiegano, è spesso usato - proprio in virtù della sua resistenza all'usura su macroscala - per il rivestimento delle superfici in alcuni tipi di applicazioni che richiedono coefficienti di attrito e usura ridotti. Fino ad oggi, il problema è sempre stato costituito dalla resilienza del materiale all'usura a livello di nanoscala, a causa della complessità insita nella produzione di strutture di carbonio con struttura a diamante con la precisione richiesta in nanoscala. Un'altra delle differenze principali tra macroscala e nanoscala è costituita dal fatto che in quest'ultima i difetti, le crepe e altre condizioni che regolano la resistenza del materiale e l'usura non hanno la stessa importanza. La nuova punta in nanoscala creata dai ricercatori presenta un tasso di usura significativamente più basso della punta in ossido di silicio (considerata finora l'avanguardia). Con un coefficiente pari a un atomo per micrometro di scorrimento su un substrato di diossido di silicio questo materiale ha stabilito un nuovo record. "[Questo materiale di carbonio con struttura a diamante] è noto per possedere un coefficiente di attrito basso in presenza di umidità e riteniamo, che su nanoscala, sia più resistente all'usura di tre ordini di magnitudo rispetto al silicio nelle stesse condizioni ambientali", concludono gli autori. La punta è costituita da carbonio, idrogeno, silicio e ossigeno: tutti combinati nell'estremità di un micro-cantilever in silicio (utilizzato nella microscopia atomica della forza). Invece che limitarsi a rivestire la punta con materiali resistenti all'usura, gli scienziati hanno sviluppato il materiale da zero. Per produrre le punte sul micro-cantilever in silicio hanno utilizzato una tecnica di saldatura e una tecnica di elaborazione di massa che consentirà la produzione commerciale su larga scala nel futuro.
Paesi
Germania, Stati Uniti