NanolithographyNanolithography (NL) is a growing field of techniques within nanotechnology dealing with the engineering (patterning e.g. etching, depositing, writing, printing etc) of nanometer-scale structures on various materials. The modern term reflects on a design of structures built in range of 10−9 to 10−6 meters, i.e. nanometer scale. Essentially, the field is a derivative of lithography, only covering very small structures. All NL methods can be categorized into four groups: photo lithography, scanning lithography, soft lithography and other miscellaneous techniques.
Lithographie à faisceau d'électronsL'utilisation d'un faisceau d'électrons pour tracer des motifs sur une surface est connue sous le nom de lithographie par faisceau d'électrons. On parle également de lithographie électronique. Par rapport à la photolithographie, l'avantage de cette technique est qu'elle permet de repousser les limites de la diffraction de la lumière et de dessiner des motifs avec une résolution pouvant aller jusqu'au nanomètre. Cette forme de lithographie a trouvé diverses formes d'application dans la recherche et l'industrie des semi-conducteurs et dans ce qu'il est convenu d'appeler les nanotechnologies.
Scanning probe lithographyScanning probe lithography (SPL) describes a set of nanolithographic methods to pattern material on the nanoscale using scanning probes. It is a direct-write, mask-less approach which bypasses the diffraction limit and can reach resolutions below 10 nm. It is considered an alternative lithographic technology often used in academic and research environments. The term scanning probe lithography was coined after the first patterning experiments with scanning probe microscopes (SPM) in the late 1980s.
Dip-pen nanolithographyDip pen nanolithography (DPN) is a scanning probe lithography technique where an atomic force microscope (AFM) tip is used to create patterns directly on a range of substances with a variety of inks. A common example of this technique is exemplified by the use of alkane thiolates to imprint onto a gold surface. This technique allows surface patterning on scales of under 100 nanometers.
NanotechnologieLes nanosciences et nanotechnologies (d’après le grec , « nain »), ou NST, peuvent être définies au minimum comme l’ensemble des études et des procédés de fabrication et de manipulation de structures (physiques, chimiques ou biologiques), de dispositifs et de systèmes matériels à l’échelle du nanomètre (nm), qui est l'unité la plus proche de la distance entre deux atomes. Les NST présentent plusieurs acceptions liées à la nature transversale de cette jeune discipline.
Microscope à force atomiquethumb|350px|Le premier microscope à force atomique du monde, au musée de la Science de Londres. Le microscope à force atomique (AFM pour atomic force microscope) est un type de microscope à sonde locale permettant de visualiser la topographie de la surface d'un échantillon. Inventé en 1985, par Gerd Binnig, Calvin Quate et Christoph Gerber, ce type de microscopie repose essentiellement sur l'analyse d'un objet point par point au moyen d'un balayage via une sonde locale, assimilable à une pointe effilée.
Nanoimprint lithographyNanoimprint lithography (NIL) is a method of fabricating nanometer scale patterns. It is a simple nanolithography process with low cost, high throughput and high resolution. It creates patterns by mechanical deformation of imprint resist and subsequent processes. The imprint resist is typically a monomer or polymer formulation that is cured by heat or UV light during the imprinting. Adhesion between the resist and the template is controlled to allow proper release.
PhotolithographieLa photolithographie est l'ensemble des opérations permettant de transférer une image (généralement présente sur un masque) vers un substrat. Cette technique est très utilisée dans l'industrie du semi-conducteur. Les motifs de l'image ainsi transférée deviendront par la suite les différentes zones des composants électroniques (exemple : contact, drain...) ou les jonctions entre ces composants.
Microscopie à sonde localeLa microscopie à sonde locale (MSL) ou microscopie en champ proche (MCP) ou scanning probe microscopy (SPM) en anglais est une technique de microscopie permettant de cartographier le relief (nano-topographie) ou une autre grandeur physique en balayant la surface à imager à l'aide d'une pointe très fine (la pointe est idéalement un cône se terminant par un seul atome). Le pouvoir de résolution obtenu par cette technique permet d'observer jusqu'à des atomes, ce qui est physiquement impossible avec un microscope optique, quel que soit son grossissement.
Lithographie extrême ultravioletvignette|La technologie EUV. vignette|Outil de lithographie EUV. La lithographie extrême ultraviolet ou lithographie EUV est un procédé de photolithographie assez semblable aux procédés de lithographie classiques actuels. Il utilise un rayonnement ultraviolet (UV) d'une longueur d'onde de l'ordre de dix à quinze nanomètres (le rayonnement EUV avoisine donc la gamme des rayons X-mous), en remplaçant les objectifs (ou masques dits « en transmission ») par une série de miroirs de précision (exemple des masques dits « en réflexion »).
Interference lithographyInterference lithography (or holographic lithography) is a technique for patterning regular arrays of fine features, without the use of complex optical systems or photomasks. The basic principle is the same as in interferometry or holography. An interference pattern between two or more coherent light waves is set up and recorded in a recording layer (photoresist). This interference pattern consists of a periodic series of fringes representing intensity minima and maxima.
Débat sur les nanotechnologiesÀ l'instar des autres innovations scientifiques telles que les OGM, la téléphonie mobile, et le nucléaire, les nanoparticules font l'objet d'une controverse publique. Les développements actuels des sciences permettent d'explorer, à l'échelle du nanomètre, des domaines d'interfaces entre les différentes techniques : étudier et développer des techniques mettant en œuvre des procédés nanométriques impliquant à la fois des aspects chimiques, physiques et biologiques et notamment modifier la matière à l'échelle de l'atome.
Molecular nanotechnologyMolecular nanotechnology (MNT) is a technology based on the ability to build structures to complex, atomic specifications by means of mechanosynthesis. This is distinct from nanoscale materials. Based on Richard Feynman's vision of miniature factories using nanomachines to build complex products (including additional nanomachines), this advanced form of nanotechnology (or molecular manufacturing) would make use of positionally-controlled mechanosynthesis guided by molecular machine systems.
NanostructureUne nanostructure est un assemblage d'atomes ou de molécules dont au moins une dimension est comprise entre 0,1 et 100 nanomètres. En pratique, on tolère un certain débordement dans ces limites. Ainsi, un nanofil est une nanostructure dont le diamètre est compris entre 0,1 à 100 nanomètres. Les nanostructures se retrouvent dans la nature et sont étudiées par les nanotechnologies du microscope jusqu'aux visualisations avancées des protéines (une protéine peut faire un nanomètre de diamètre).
Nanoélectroniquevignette|Structure d'un transistor FinFET La nanoélectronique fait référence à l'utilisation des nanotechnologies dans la conception des composants électroniques, tels que les transistors. Bien que le terme de nanotechnologie soit généralement utilisé pour des technologies dont la taille est inférieure à environ , la nanoélectronique concerne des composants si petits qu'il est nécessaire de prendre en compte les interactions interatomiques et les phénomènes quantiques.
Applications of nanotechnologyThe applications of nanotechnology, commonly incorporate industrial, medicinal, and energy uses. These include more durable construction materials, therapeutic drug delivery, and higher density hydrogen fuel cells that are environmentally friendly. Being that nanoparticles and nanodevices are highly versatile through modification of their physiochemical properties, they have found uses in nanoscale electronics, cancer treatments, vaccines, hydrogen fuel cells, and nanographene batteries.
GraphèneLe graphène est un matériau bidimensionnel cristallin, forme allotropique du carbone dont l'empilement constitue le graphite. Cette définition théorique est donnée par le physicien en 1947. Par la suite, le travail de différents groupes de recherche permettra de se rendre compte que la structure du graphène tout comme ses propriétés ne sont pas uniques et dépendent de sa synthèse/extraction (détaillée dans la section Production).
NanorobotiqueLa nanorobotique est un domaine technologique émergent qui crée des machines ou des robots dont les composants sont à l'échelle du nanomètre (10-9 mètres) ou à une échelle proche. Plus précisément, la nanorobotique (par opposition à la microrobotique) désigne la discipline d'ingénierie des nanotechnologies qui consiste à concevoir et à construire des nanorobots, avec des dispositifs dont la taille varie de 0 à 5. Les termes nanorobot, nanoide, nanite, nanomachine ou nanomite ont également été utilisés pour décrire de tels dispositifs actuellement en cours de recherche et développement.
NanomètreLe nanomètre, de symbole nm, est une unité de longueur du Système international. C'est un sous-multiple du mètre, il vaut un milliardième de mètre : = 10 m (donc aussi 10 mm ou 10 μm). Un nanomètre équivaut à 10 ångströms : = . Le nanomètre est souvent utilisé pour exprimer des dimensions à l'échelle atomique : le diamètre de l'atome d'hydrogène par exemple, mesure environ , et celui d'un ribosome . Il est également utilisé dans l'industrie microélectronique pour mesurer la finesse de gravure : plus elle est fine (quelques nanomètres en 2020), plus il est possible de placer de transistors sur une surface donnée.
Microscope optique en champ procheLe microscope optique en champ proche (MOCP, ou SNOM pour scanning near-field optical microscope ou NSOM pour near-field scanning optical microscopy) ou microscope optique à sonde locale (MOSL) est un type de microscope à sonde locale qui permet d'imager des objets à partir de la détection des ondes évanescentes confinées au voisinage de leur surface (détection en champ proche optique). Le MOCP permet de compenser la diffraction, une des limitations de la microscopie optique.
