Molekylær skæring: hvad det er, og hvad det bruges til

molekylært snit

Jeg har allerede dedikeret en tidligere artikel til emnet nedskæringer med CNC maskiner, men nu går vi et skridt videre, og jeg vil prøve spørgsmålet om molekylær skæring, som er en ny type snit, som nye teknologier har tilladt, og som gør det muligt at lave meget komplekse snit med næsten perfekt præcision.

Faktisk er sådan præcision, hvilket nærmest er blevet et viralt fænomen på nogle sociale netværk, da videoerne nærmest er hypnotiske, som du vil se senere...

Hvad er molekylær skæring?

FIB

I den industrielle sektor søges der i stigende grad efter nye teknologier, der gør det muligt at gøre basale ting på en mere effektiv og optisk måde, og i denne søgen efter præcision og kontrol i manipulation af stof er der nået nye og stadig mere fascinerende niveauer. Han Molekylær skæring, også kendt som fokuseret ionstråleablation eller FIB (Focused Ion Beam), fremstår som et uundværligt værktøj til at udforske og modificere materialer i nanometriske skalaer.

Det er en teknik, der bruger en fokuseret ionstråle til at forme materialer med hidtil uset præcision, fjerne materiale på niveau med individuelle atomer eller molekyler. Denne teknik er baseret på interaktionen mellem højenergi-ioner og atomer i målmaterialet, hvilket forårsager opløsning og eliminering af atomerne, hvilket fører til dannelsen af ​​et hulrum eller en tredimensionel struktur med den ønskede form.

El molekylær skæreydelse Det kan opdeles i tre hovedfaser:

  1. Ion generation: En ionstråle genereres ved ionisering af atomer eller molekyler, sædvanligvis ved hjælp af en ionkilde, såsom en sputtering ion pistol eller en plasmakilde.
  2. Fokus og acceleration: De genererede ioner fokuseres og accelereres til høje energier, typisk i energiområdet mellem keV og MeV, ved hjælp af et optisk eller elektrostatisk system. Ionernes kinetiske energi bestemmer dybden af ​​indtrængning i målmaterialet, hvor den kraftigste kan trænge flere centimeter ind i de hårdeste metaller.
  3. Interaktion med materiale: Den fokuserede ionstråle påvirker målmaterialet og interagerer med dets atomer. Denne interaktion kan forårsage opløsning og eliminering af atomer, hvilket fører til dannelsen af ​​et hulrum eller tredimensionel struktur med den ønskede form.

virkelig teknikken er ikke ny, blev allerede brugt i sektorer såsom halvledere til gravering eller til deponering af materiale, men perfektionen af ​​dette udstyr har gjort det muligt for det også at tage springet til andre industrielle sektorer, såsom dem, der fremstiller komplekse metaldele, blandt andre.

Molekylær skæring er en teknik i konstant udvikling, med stort potentiale til at revolutionere forskellige videnskabelige og teknologiske områder. Fremskridt inden for iongenerering, fokusering og strålestyring vil muliggøre endnu højere niveauer af præcision og opløsning. Desuden integration af molekylære skæreteknikker med andre mikrofabrikationsværktøjer vil åbne nye muligheder for at skabe nanometriske enheder og strukturer med hidtil usete egenskaber og funktionaliteter. Disse typer enheder bliver hurtigere og billigere, selvom de stadig har uoverkommelige priser for de fleste dødelige, men hvem ved, om de en dag vil være billige nok til at bruge derhjemme, eller måske integreres i fremtidige 3D-printere for at forbedre additiv produktion...

Fordele ved molekylær skæring

Molekylær skæring tilbyder en række af fordele i forhold til andre skæreteknikker, såsom bearbejdning, litografi osv., såsom:

  • ekstrem præcision: giver dig mulighed for at arbejde på nanometerskalaer, med en opløsning på op til et par nanometer.
  • fleksibilitet- Kan bruges til at forme en lang række materialer, herunder metaller, halvledere, polymerer og endda biologiske materialer, såvel som til fuldstændig skæring.
  • Præcis kontrol: giver dig mulighed for at skabe komplekse tredimensionelle strukturer med stor præcision og detaljer, så du kan producere avancerede dele.
  • Sin kontakt: kræver ikke fysisk kontakt med materialet, hvilket minimerer skader og forurening, da andre typer snit kan forårsage, hvis vi ser dem med et mikroskop, såsom snit ved hjælp af save, plasma osv., som alle efterlader meget mere tydelige mærker, udover at fjerne en større mængde materiale, hvilket betyder, at de ikke passer lige så præcist.

Anvendelser af molekylær skæring

Det molekylære snit finder applikationer inden for en lang række områder, herunder:

  • Nanofabrikation- Bruges til at skabe miniaturiserede elektroniske enheder, sensorer, aktuatorer og andre strukturer i nanoskala, såsom MEMS- eller NEMS-enheder.
  • materialevidenskab: giver dig mulighed for at studere materialers struktur og egenskaber på det nanometriske niveau.
  • biologi og medicin: bruges til at manipulere celler, væv og andre biologiske materialer eller udføre meget præcise indgreb med ringe skade.
  • Enhedsreparation: giver dig mulighed for at reparere defekter i elektroniske enheder og andre miniaturiserede komponenter.
  • Art: I betragtning af disse snits perfektion kan der laves ægte kunstværker, puslespil, der passer perfekt sammen, uden at det visuelt ser ud til at have et snit i stykket, som de eksempler, du så i den første video.

Alternativas

CNC laserskæring og gravering

Det molekylære snit har andre alternativer i branchen, meget billigere, men også med meget lavere præcision. For eksempel skal vi fremhæve:

  • Litografi: Litografi er en teknik, der er meget udbredt til fremstilling af integrerede kredsløb og andre mikroelektroniske enheder, såvel som MEMS. For at gøre dette muligt bruges en maskine med et mønster, der vil passere lys (der er også alternativer til fotolitografi såsom EBL eller elektronstrålelitografi) for at ændre egenskaberne af et lysfølsomt materiale og derefter angribe det gennem kemikalier bearbejder i syrebade, og skærer dermed de dele du ønsker, helt ned til snittet. Dette giver mulighed for høj opløsning, men er også meget komplekst og dyrt på grund af det maskineri, der kræves, hvis det skal produceres i høje opløsninger.
  • Electrical Discharge Machining (EDM): er en bearbejdningsteknik, der bruger elektriske udladninger til at erodere materiale. Det er baseret på princippet om, at elektrisk energi er koncentreret i et lille rum, hvilket skaber en plasmakanal, der smelter og fordamper materialet. Fordelene er, at de kan anvendes på en række forskellige materialer, hvilket tillader skabelsen af ​​komplekse tredimensionelle former, og det kræver ikke kontakt som FIB, men det har ikke så høj præcision som molekylær skæring, dets hastighed er ret langsomt, og det genererer en stor mængde varme, der kan beskadige følsomme materialer.
  • laserskæring: Det er en teknik, der tillader skæring også med høj præcision, dog ikke så meget som molekylære snit. Det tilbyder også hurtig prototyping og komplekse geometrier, men de materialer, der kan skæres, og dybderne kan have begrænsninger.

Vær den første til at kommentere

Efterlad din kommentar

Din e-mailadresse vil ikke blive offentliggjort. Obligatoriske felter er markeret med *

*

*

  1. Ansvarlig for dataene: Miguel Ángel Gatón
  2. Formålet med dataene: Control SPAM, management af kommentarer.
  3. Legitimering: Dit samtykke
  4. Kommunikation af dataene: Dataene vil ikke blive kommunikeret til tredjemand, undtagen ved juridisk forpligtelse.
  5. Datalagring: Database hostet af Occentus Networks (EU)
  6. Rettigheder: Du kan til enhver tid begrænse, gendanne og slette dine oplysninger.