“Top-down”

Implementatie van verschillende technieken om atomen of moleculen te verwijderen, toe te voegen of te herverdelen teneinde een nieuwe structuur te vervaardigen

“Bottom-up”

Gebruik van atomaire en moleculaire zelf-assemblage technieken om nieuwe structuren te vervaardigen

Nanofabricage Technieken

Emeritiforum K.U.Leuven 1 maart 2007 7

Emeritiforum K.U.Leuven 1 maart 2007 8

Emeritiforum K.U.Leuven 1 maart 2007 9

“Bottom-up” Nanofabricatie

J. Catchmark, PennState

Emeritiforum K.U.Leuven 1 maart 2007 11

Atomen Zien

“Scanning Tunneling” Microscoop

10 eV 0.1 nm

Elektronen Microscoop

1MeV 0.1 nm

H.Rohrer Nobelprijs Natuurkunde 1986 G.Binnig

A. Tonomura

Zeer kleine “tunnelstroom” tussen tip en monster (nA)

“Tunnelstroom” sterk afhankelijk van afstand tussen beide

Tip blijft op constante hoogte

Modulatie van oppervlak wordt in beeld gebracht

“Scanning Tunneling” Microscoop STM

Tip

MonsterMonster

pië

zoe

lekt

risch

e b

uis

met

ele

ktro

des

controlespanning voor piëzobuis

tunnelstroom-versterker

afstandscontrole en rastereenheid

tunnel-spanning

monster

beeldweergave en dataverwerking

YBM

“Scanning Tunneling” Microscoop (STM)

Control voltages for piezotube

Distance control and scanning unit

Tunneling current amplifier

Tunneling voltage

PiezoTube

Sample

Tip

The current is kept constant by a feedback loop

Data processing and display

Atomaire Resolutie met STMSilicium Atomen op een Si (111) Oppervlak

Atomaire Krachtmicroscoop (AFM) G.Binnig, C.F.Quate en C. Gerber (1986)

Microscale Cantilever(silicon or silicon nitride)

“Supercoiling” van DNA (AFM-beeld)

DNA supercoiling is a structural characteristic of DNA which has a great importance in its physiological properties. One important feature of supercoiling is that distantly separated DNA segments can be brought into close vicinity

DNA-Breedte

2 nm

Richard Feynman (1959)

? Manipuleren van Atomen ?

STM-tip

“Scannning Tunneling” Microscoop (STM) Manipuleren van Atomen

Manipuleren van Atomen bij - 270 °C

Don Eigler

IBM San Jose

Emeritiforum K.U.Leuven 1 maart 2007 22

Emeritiforum K.U.Leuven 1 maart 2007 23

Nanomaterialen

Klassieke Nieuwe

Metalen Koolstof C60

Halfgeleiders Koolstofbuizen

Keramieken

Composieten

Enz....

Richard E. Smalley

Sir Harold W. Kroto

Nobelprijs Scheikunde 1996

Robert F. Curl jr.

Koolstof C60

Buckminsterfullerenes – Bucky Balls

“Geordende Koolstoffen”

Edward McRae, LCSM UHP-Nancy

Koolstof Nanobuis Gloeilampen

University of Texas, Dallas

Zelfassemblage van Koolstof Nanobuizen

Emeritiforum K.U.Leuven 1 maart 2007 31

Emeritiforum K.U.Leuven 1 maart 2007 32

Bron : Red Herring, May 2002

Technologische Ontwikkelingen

? Nanotechnologie ?