ഡയമണ്ട് ആൻ്റ് റിലേറ്റഡ് മെറ്റീരിയലുകൾ എന്ന ജേണലിലെ ഒരു പുതിയ പഠനം, പാറ്റേണുകൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിനായി പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ ഡയമണ്ട് ഫെകോബ് എച്ചാൻറ് ഉപയോഗിച്ച് കൊത്തിവയ്ക്കുന്നതിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു. ഈ മെച്ചപ്പെട്ട സാങ്കേതിക കണ്ടുപിടിത്തങ്ങളുടെ ഫലമായി, വജ്ര പ്രതലങ്ങൾ കേടുപാടുകൾ കൂടാതെ കുറച്ച് വൈകല്യങ്ങളോടെയും ലഭിക്കും.
ഗവേഷണം: ഫോട്ടോലിത്തോഗ്രാഫിക് പാറ്റേൺ ഉപയോഗിച്ച് FeCoB ഉപയോഗിച്ച് ഖരാവസ്ഥയിലുള്ള വജ്രത്തിൻ്റെ സ്പേഷ്യൽ സെലക്ടീവ് എച്ചിംഗ്. ചിത്രം കടപ്പാട്: Bjorn Wilezic/Shutterstock.com
സോളിഡ്-സ്റ്റേറ്റ് ഡിഫ്യൂഷൻ പ്രോസസിലൂടെ, FeCoB നാനോക്രിസ്റ്റലിൻ ഫിലിമുകൾക്ക് (Fe:Co:B=60:20:20, ആറ്റോമിക് അനുപാതം) മൈക്രോസ്ട്രക്ചറിലെ വജ്രങ്ങളെ ലാറ്റിസ് ടാർഗെറ്റുചെയ്യാനും ഇല്ലാതാക്കാനും കഴിയും.
വജ്രങ്ങൾക്ക് തനതായ ബയോകെമിക്കൽ, വിഷ്വൽ ഗുണങ്ങളുണ്ട്, അതുപോലെ തന്നെ ഉയർന്ന ഇലാസ്തികതയും ശക്തിയും ഉണ്ട്. അൾട്രാ പ്രിസിഷൻ മെഷീനിംഗിലെ (ഡയമണ്ട് ടേണിംഗ് ടെക്നോളജി) പുരോഗതിയുടെ ഒരു പ്രധാന ഉറവിടമാണ് ഇതിൻ്റെ അങ്ങേയറ്റത്തെ ഈട്.
കെമിക്കൽ ഇംപെർമബിലിറ്റി, വിഷ്വൽ ഡ്യൂറബിലിറ്റി, ബയോളജിക്കൽ ആക്ടിവിറ്റി എന്നിവ ഈ പ്രവർത്തന ഗുണങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന സിസ്റ്റങ്ങളുടെ ഡിസൈൻ സാധ്യതകൾ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. മെക്കാട്രോണിക്‌സ്, ഒപ്‌റ്റിക്‌സ്, സെൻസറുകൾ, ഡാറ്റ മാനേജ്‌മെൻ്റ് എന്നീ മേഖലകളിൽ ഡയമണ്ട് തൻ്റേതായ വ്യക്തിമുദ്ര പതിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ട്.
അവയുടെ ആപ്ലിക്കേഷൻ പ്രവർത്തനക്ഷമമാക്കുന്നതിന്, വജ്രങ്ങളുടെ ബോണ്ടിംഗും അവയുടെ പാറ്റേണും വ്യക്തമായ പ്രശ്നങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. റിയാക്ടീവ് അയോൺ എച്ചിംഗ് (ആർഐഇ), ഇൻഡക്റ്റീവ് കപ്പിൾഡ് പ്ലാസ്മ (ഐസിപി), ഇലക്ട്രോൺ ബീം ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് എച്ചിംഗ് എന്നിവയാണ് എച്ചിംഗ് ടെക്നിക്കുകൾ (ഇബിഐഇ) ഉപയോഗിക്കുന്ന നിലവിലുള്ള പ്രോസസ്സ് സിസ്റ്റങ്ങളുടെ ഉദാഹരണങ്ങൾ.
ലേസർ, ഫോക്കസ്ഡ് അയോൺ ബീം (FIB) പ്രോസസ്സിംഗ് ടെക്നിക്കുകൾ ഉപയോഗിച്ചും ഡയമണ്ട് ഘടനകൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു. ഈ ഫാബ്രിക്കേഷൻ ടെക്നിക്കിൻ്റെ ലക്ഷ്യം ഡിലാമിനേഷൻ ത്വരിതപ്പെടുത്തുകയും തുടർച്ചയായ ഉൽപ്പാദന ഘടനകളിൽ വലിയ പ്രദേശങ്ങളിൽ സ്കെയിലിംഗ് അനുവദിക്കുകയും ചെയ്യുക എന്നതാണ്. ഈ പ്രക്രിയകൾ ലിക്വിഡ് എച്ചാൻറുകൾ (പ്ലാസ്മ, വാതകങ്ങൾ, ദ്രാവക ലായനികൾ) ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് കൈവരിക്കാവുന്ന ജ്യാമിതീയ സങ്കീർണ്ണതയെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു.
ഈ തകർപ്പൻ കൃതി, രാസ നീരാവി ഉൽപാദനം വഴിയുള്ള മെറ്റീരിയൽ അബ്ലേഷൻ പഠിക്കുകയും ഉപരിതലത്തിൽ FeCoB (Fe:Co:B, 60:20:20 ആറ്റോമിക് ശതമാനം) ഉപയോഗിച്ച് പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ ഡയമണ്ട് സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. വജ്രങ്ങളിൽ മീറ്റർ സ്കെയിൽ ഘടനകൾ കൃത്യമായി കൊത്തിവയ്ക്കുന്നതിന് ടിഎം മോഡലുകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനാണ് പ്രധാന ശ്രദ്ധ നൽകുന്നത്. 700 മുതൽ 900 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ 30 മുതൽ 90 മിനിറ്റ് വരെ ചൂട് ചികിത്സയിലൂടെ അടിവസ്ത്രമായ വജ്രം നാനോക്രിസ്റ്റലിൻ FeCoB യുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു.
ഒരു ഡയമണ്ട് സാമ്പിളിൻ്റെ കേടുകൂടാത്ത പാളി, ഒരു അന്തർലീനമായ പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ മൈക്രോസ്ട്രക്ചറിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഓരോ പ്രത്യേക കണത്തിനുള്ളിലെ പരുക്കൻ (Ra) 3.84 ± 0.47 nm ആയിരുന്നു, മൊത്തം ഉപരിതല പരുക്കൻ 9.6 ± 1.2 nm ആയിരുന്നു. ഘടിപ്പിച്ച FeCoB ലോഹ പാളിയുടെ പരുക്കൻ (ഒരു ഡയമണ്ട് ഗ്രെയ്‌നിനുള്ളിൽ) 3.39 ± 0.26 nm ആണ്, പാളി ഉയരം 100 ± 10 nm ആണ്.
30 മിനിറ്റ് നേരത്തേക്ക് 800 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ അനീലിംഗിന് ശേഷം, ലോഹത്തിൻ്റെ ഉപരിതല കനം 600 ± 100 nm ആയും ഉപരിതല പരുക്കൻ (Ra) 224 ± 22 nm ആയും വർദ്ധിച്ചു. അനീലിംഗ് സമയത്ത്, കാർബൺ ആറ്റങ്ങൾ FeCoB പാളിയിലേക്ക് വ്യാപിക്കുന്നു, അതിൻ്റെ ഫലമായി വലുപ്പം വർദ്ധിക്കുന്നു.
FeCoB പാളികൾ 100 nm കട്ടിയുള്ള മൂന്ന് സാമ്പിളുകൾ യഥാക്രമം 700, 800, 900 ° C താപനിലയിൽ ചൂടാക്കി. താപനില പരിധി 700 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനു താഴെയാണെങ്കിൽ, ഡയമണ്ടും FeCoB ഉം തമ്മിൽ കാര്യമായ ബന്ധമില്ല, കൂടാതെ ജലവൈദ്യുത ചികിത്സയ്ക്ക് ശേഷം വളരെ കുറച്ച് വസ്തുക്കൾ മാത്രമേ നീക്കം ചെയ്യപ്പെടുകയുള്ളൂ. മെറ്റീരിയൽ നീക്കംചെയ്യൽ 800 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനു മുകളിലുള്ള താപനില വരെ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.
താപനില 900 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ എത്തിയപ്പോൾ, എച്ചിംഗ് നിരക്ക് 800 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ രണ്ടുതവണ വർദ്ധിച്ചു. എന്നിരുന്നാലും, ഇംപ്ലാൻ്റഡ് എച്ച് സീക്വൻസുകളിൽ (FeCoB) നിന്ന് വളരെ വ്യത്യസ്തമാണ് കൊത്തുപണി ചെയ്ത പ്രദേശത്തിൻ്റെ പ്രൊഫൈൽ.
ഒരു പാറ്റേൺ സൃഷ്‌ടിക്കാൻ സോളിഡ് സ്റ്റേറ്റ് എച്ചാൻ്റിൻ്റെ ദൃശ്യവൽക്കരണം കാണിക്കുന്ന സ്കീമാറ്റിക്: ഫോട്ടോലിത്തോഗ്രാഫിക്കലി പാറ്റേൺ ചെയ്ത FeCoB ഉപയോഗിച്ച് വജ്രത്തിൻ്റെ സ്പേഷ്യൽ സെലക്ടീവ് സോളിഡ് സ്റ്റേറ്റ് എച്ചിംഗ്. ചിത്രത്തിന് കടപ്പാട്: വാൻ ഇസഡ്, ശങ്കർ എംആർ തുടങ്ങിയവർ, ഡയമണ്ടുകളും അനുബന്ധ സാമഗ്രികളും.
വജ്രങ്ങളിൽ 100 nm കട്ടിയുള്ള FeCoB സാമ്പിളുകൾ യഥാക്രമം 30, 60, 90 മിനിറ്റ് 800 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ പ്രോസസ്സ് ചെയ്തു.
800 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിലുള്ള പ്രതികരണ സമയത്തിൻ്റെ പ്രവർത്തനമായി കൊത്തിയ പ്രദേശത്തിൻ്റെ പരുക്കൻ (റ) നിർണ്ണയിക്കപ്പെട്ടു. 30, 60, 90 മിനിറ്റുകൾക്കുള്ള സാമ്പിളുകളുടെ കാഠിന്യം യഥാക്രമം 186±28 nm, 203±26 nm, 212±30 nm എന്നിങ്ങനെയാണ്. 500, 800, അല്ലെങ്കിൽ 100 nm എന്ന എച്ച് ആഴത്തിൽ, കൊത്തുപണി ചെയ്ത പ്രദേശത്തിൻ്റെ പരുക്കൻ്റെ അനുപാതം (RD) യഥാക്രമം 0.372, 0.254, 0.212 എന്നിവയാണ്.
കൊത്തുപണിയുടെ ആഴം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് കൊത്തിയെടുത്ത പ്രദേശത്തിൻ്റെ പരുക്കൻത ഗണ്യമായി വർദ്ധിക്കുന്നില്ല. ഡയമണ്ടും എച്ച്എം എച്ചാൻ്റും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന് ആവശ്യമായ താപനില 700 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ കൂടുതലാണെന്ന് കണ്ടെത്തി.
Fe അല്ലെങ്കിൽ Co എന്നതിനേക്കാൾ വളരെ വേഗത്തിൽ വജ്രങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യാൻ FeCoB-ന് കഴിയുമെന്ന് പഠന ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.
പോസ്റ്റ് സമയം: ഓഗസ്റ്റ്-31-2023