Yarı iletken endüstrisi ve nanoteknoloji dünyası, üretim hızını ve ölçeğini kökten değiştirecek yeni bir teknolojiyle tanıştı. Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı (LLNL) mühendisleri ve Stanford Üniversitesi bilim insanlarının iş birliğiyle geliştirilen yeni yöntem, hassas 3D nanoyapım sürecini laboratuvar ortamından çıkarıp endüstriyel ölçekli bir üretim aracına dönüştürdü.
17 Aralık’ta Nature dergisinde yayımlanan araştırmaya göre ekip, İki Fotonlu Litografi (TPL) tekniğini devrim niteliğinde bir yaklaşımla güncelledi. Femtosaniye lazeri 120 binden fazla koordineli odak noktasına bölmek için ‘metalens’ (metal mercek) dizilerini kullanan araştırmacılar, santimetre ölçekli alanlara eş zamanlı baskı yapmayı başardı.
TİCARİ SİSTEMLERDEN 1000 KAT DAHA HIZLI
Geliştirilen metalens tabanlı yöntem, minimum özellik boyutları 113 nanometre olan karmaşık 3 boyutlu mimariler üretebiliyor. En dikkat çekici unsur ise sistemin, mevcut ticari 3D nanoyazıcı sistemlerinden tam bin kat daha hızlı bir verim sunması.
LLNL Malzeme Mühendisi ve Baş Araştırmacı Xiaoxing Xia, sürecin başarısını şu sözlerle değerlendirdi: "3D baskı sisteminin ilk kez bir santimetre ve ardından üç santimetre ölçeğinde çalışmaya başladığını görmek, yıllardır süren emeğin karşılığını almak gibiydi. Ticari yazıcımızdan yüzlerce ila binlerce kat daha hızlı ve doğru bir baskı yapıldığını gördüğümüzde, bir atılımın gerçekleştiğini anladık."
MİKROSKOP ODAĞINDAN METALENS DİZİSİNE
Yıllardır nano ölçekli çözünürlüğü ile bilinen TPL teknolojisi, mikroskop objektiflerine bağımlı olması nedeniyle yazdırılabilir alanı birkaç yüz mikronla sınırlı tutuyordu. Büyük alanların basılması, parçaların birleştirilmesini gerektiriyor, bu da hizalama hatalarına ve yavaşlığa neden oluyordu.
Ekibin geliştirdiği ‘Uyarlanabilir Meta-Litografi’ yaklaşımı, bu sorunu kökten çözüyor. Tek bir mikroskop objektifi yerine, her biri minyatür bir yazıcı görevi gören yüksek sayısal açıklıklı metalenslerden oluşan bir karo dizisi kullanılıyor. Sistem, tek bir ışını taramak yerine, paralel olarak binlerce küçük bölgeyi aynı anda yazdırıyor.
BİLGİSAYAR ÇİPLERİ VE KUANTUM İÇİN SERİ ÜRETİM
Makalenin ilk yazarı ve LLNL araştırmacısı Songyun Gu, teknolojinin endüstriyel potansiyeline dikkat çekerek, "Bu teknoloji, TPL'nin nihayet endüstriyel olarak benimsenme potansiyeline sahip olduğu anlamına geliyor" dedi.
Gu, "Yonga levha (wafer) ölçekli nano-imalat ile son derece karmaşık ancak çok düşük birim maliyetle seri olarak üretilebilen bilgisayar çipleri, nanomalzemeler ve mikro cihazlar üretme potansiyeline sahibiz" ifadelerini kullandı.
Sistem, ışın yoğunluğunu gerçek zamanlı ayarlayabilen uzamsal ışık modülatörleri sayesinde, tamamen rastgele ve karmaşık yapıları tek seferde basabiliyor. Araştırmacılar, tek bir işlemde 16 farklı mikroskobik satranç açılışını basarak bu esnekliği kanıtladı.
2025 R&D 100 ÖDÜLÜNÜ KAZANDI
‘MetaLitho3D’ adı verilen bu teknoloji platformu, yakın zamanda prestijli 2025 R&D 100 Ödülü'ne layık görüldü. Teknoloji; mikroakışkanlar, kuantum bilgisi, mikroelektronik, fotonik, füzyon enerjisi ve biyotıp alanlarında devrim yaratmaya aday.
Özellikle füzyon yakıt kapsülleri ve tuzaklanmış iyon kuantum hesaplama çipleri gibi stratejik alanlarda, bu teknolojinin üretim darboğazlarını aşması bekleniyor. Xia'nın ifadesiyle, "Işığı kontrol etmenin yeni yolları, malzeme üretme biçiminde devrim yaratacak."
Sizin İçin Yapabileceğim Bir Sonraki Adım: Bu teknolojinin Türkiye'deki savunma sanayi veya çip üretim girişimleri üzerindeki olası etkilerini analiz eden bir ek bilgi notu hazırlamamı ister misiniz?
