Линн Фостер - Нанотехнологии. Наука, инновации и возможности

Поскольку я сказал о возможность записи и считывания с использованием пучка электронов, необходимо подчеркнуть – это является вполне осуществимым практически, и несколько лет мне назад прислали изображение текста, уменьшенное примерно в 30 тысяч раз. Размеры букв на картинке составляют около одной десятой микрона! ( Показывает аудитории изображение)

Кроме того, в речи 1960 года я много говорил относительно создания крошечных механических устройств типа двигателя или автомобиля, хотя и не мог предложить для них разумного практического применения. Достигнутый в этой области прогресс пока незначителен. Одна из моих идей заключалась в том, чтобы создать микроскопический двигатель, последовательно применяя пантографы (уменьшенные «руки», манипуляторы) или другие механические устройства типа тех, которые используются в дистанционных действиях с радиоактивными препаратами. На каждом этапе механической обработки мы будем пользоваться уменьшающимися в несколько раз (например, в четыре раза) манипуляторами, причем каждый из них начинает свою работу с создания следующего, уменьшенного манипулятора и т. д.

Я тут же предложил приз в 1000 долларов за мотор размером в 1/64 дюйма исходя из того, что такой двигатель невозможно изготовить в обычных условиях простой механической или ручной обработкой металла. Впрочем, это утверждение тоже сложно доказать. Я помню, что после окончания речи Дон Глезер (он потом получил Нобелевскую премию, это что-то да значит!) вдруг сказал мне, что такой мотор искусный мастер сможет изготовить вручную, так что следовало бы сразу указать точность 1/200 дюйма. Помню, как я ответил ему, что такое задание показалось бы невозможным и просто убило бы желание соревноваться у потенциальных мастеров. Поразительно, но Глезер оказался прав, и позднее такой мотор был собран вручную!

Конечно, создание таких микроскопических объектов, хотя бы ради забавы, является очень интересной технической задачей. Взгляните на этот крошечный двигатель, размеры которого примерно соответствуют точке обычного типографского шрифта. Понятно, что невооруженным глазом, собственно говоря, разглядывать нечего. К счастью, изготовивший это устройство и подаривший его мне мистер Мак-Леллан, снабдил игрушку очень красивым и удобным крошечным механизмом с увеличительным стеклом, позволяющим рассматривать двигатель с разных сторон (Фейнман передает аудитории мотор Мак-Леллана для рассмотрения).

20.2. Какими возможностями мы обладаем сегодня?

Конечно, мне хочется заглянуть в будущее и оценить прогресс наших возможностей создавать миниатюрные объекты. В той лекции я говорил об очень многом, от крошечных автомобилей до средств записи, компьютеров и информации. Хотя название сегодняшней лекции связано с бесконечно малыми машинами (мне хочется употребить даже старый термин машинерия), но в действительности, говоря об очень малых объектах, мы не можем уходить от проблем вычислительной техники и информации.

На первом слайде я просто демонстрирую некоторые микроскопические объекты, уже запущенные в коммерческое производство. Речь идет о вычислительных чипах размерами около 3 х 4 мм, в которых толщина соединительных проводов составляет несколько микрон (напомню, что микрон составляет одну миллионную часть метра или тысячную часть миллиметра), причем поперечные размеры при их изготовлении регулируются с точностью около трех мирон. Компьютерные чипы начали производить пять лет назад, поэтому сейчас уже существуют коммерческие образцы с точностью изготовления проводов до 0,5 микрона.

Такие чипы изготавливаются, как известно, напылением последовательных слоев через так называемые маски. ( Фейнман объединяет термином «напыление» все процессы изготовления схем в полупроводниковой технике) Затем можно, например, обработать маской (шаблоном) пластину точно направленными световыми лучами, в результате чего материал несколько изменяется и его можно будет дальше обрабатывать различными химическими методами (например, травлением), получая на нем требуемые паттерны, электрические схемы и т. д. Вытравливая и осаждая различные материалы (оксиды, кремний, кремний с диффузными добавками и т. п.) на последовательных этапах обработки, можно получать очень сложные и интересные паттерны или схемы, позволяющие осуществлять сложные операции. Эта техника четверть века назад казалась немыслимо сложной, но сейчас она стала основой крупномасштабных технологических процессов.