Используя известный метод осаждения атомарных слоев, а также рулон липкой ленты, совместная группа ученых из США и Кореи разработала методику создания тонких зазоров в металлических слоях. Через эти зазоры может проходить как оптическое излучение видимого и ближнего инфракрасного диапазона, так и волны терагерцовой области, несмотря на то, что длина волны излучения в сотни и тысячи раз превышает ширину зазора. Предложенная технология позволит ученым быстро создавать узкие зазоры и щели шириной порядка 1 нм длинной до нескольких миллиметров, что до сих пор было невозможно. Как считают исследователи, методика пригодится для создания сверхбыстрых энергосберегающих наноразмерных устройств, в частности, оптических переключателей и миниатюрных чипов.

Для создания узких зазоров и щелей в металлах и полупроводниках обычно используются такие сложные методы «структурирования», как электронно-лучевая литография или ионно-лучевая фрезеровка.

Однако эти методики не позволяют формировать в металлах субнанометровые вертикальные зазоры, необходимые для создания различных устройств. Решая эту проблему, группа ученых из University of Minnesota (США) предложила использовать для создания зазоров самую обычную липкую ленту.

В рамках проводимого эксперимента ученые формировали тонкие пленки оксида алюминия на поверхности металлического шаблона, используя процесс, известный, как осаждение атомных слоев (atomic layer deposition, ALD). После этого сформированная поверхность покрывалась еще одним металлическим слоем.

Оказалось, что сформировать узкие зазоры в созданной структуре достаточно сложно, однако, один из студентов, участвовавших в эксперименте, предложил использовать с этой целью обычный скотч. Как оказалось, с его помощью можно формировать сверхмалые зазоры (имеющие одну и ту же ширину по всей длине, которая может в миллионы раз превышать ширину канала). Подобные структуры ранее не получалось создавать, применяя другие даже более сложные технологии.

В рамках своего исследования ученые оценили прохождение через формируемые зазоры излучения с различными длинами волн. В результате проведенных измерений они выяснили, что

зазор свободно пропускает волны из оптической и ближней инфракрасной областей спектра. Кроме того, зазоры пропускают и волны терагерцового диапазона, усиливая их при этом почти в 600 раз. Для более подробного изучения этого феномена группа привлекла коллег из Seoul National University (Корея) и Argonne National Laboratory (США).

В будущем предложенная методика позволит ученым создавать наноразмерные оптические переключатели, а также миниатюрные чипы, которые будут обрабатывать данные намного быстрее, чем их существующие аналоги, используя при этом гораздо меньше энергии. Стоит отметить, что

в последнее время у научного сообщества появился значительный интерес к терагерцовому диапазону также с точки зрения химического зондирования и диагностики. Существенное усиление волн этого диапазона в узких зазорах потенциально позволяет адаптировать методику к очень чувствительному обнаружению небольшого количества определенных молекул.

Потенциально этот эффект может использоваться не только для медицинской диагностики, но и для поиска опасных химических веществ в атмосфере. Подробные результаты работы ученых опубликованы в журнале Nature Communications.