Một thiết bị của Viện Công nghệ Massachusset (MIT) có thể là chiếc thước kẻ chính xác nhất thế giới-với những điểm chấm chỉ bằng vài phần trăm triệu mét-có thể tác động tới mọi lĩnh vực, từ chế tạo các con chíp máy tính cho tới vật lý vũ trụ. Chiếc thước nano (Nanoruler) này nhanh hơn 10-100 lần và chính xác hơn bất cứ một phương pháp khác nào trong việc tạo ra các đường và ô trống song song (còn được gọi là mạng lưới) ngang qua những bề mặt có đường kính lớn hơn 30 mét . Những bề mặt lớn như vậy là chìa khóa cho rất nhiều ứng dụng liên quan đến mạng lưới, ví dụ như các lớp dấu xi đối với việc sản xuất các con chíp máy tính và các kính viễn vọng có độ phân giải cao.

Tiến sỹ Mark L. Schattenburg, Lãnh đạo của nhóm nghiên cứu kiêm Giám đốc Phòng thí nghiệm Công nghệ Nano Vũ trụ, Trung tâm Nghiên cứu Vũ trụ của MIT cho biết, mặc dù có nhiều nỗ lực, nhưng việc tạo ra các mạng lưới với sự kiểm soát chính xác trên những vùng diện tích rộng là một thách thức lớn đối với các phòng thí nghiệm trên toàn thế giới trong rất nhiều năm. Chiếc thước kẻ nano này có thể tạo ra mạng lưới dòng và các ô trống bị chia thành chỉ vài trăm nano mét hoặc bằng vài phần tỷ mét, trên 1 bề mặt có đường kính 300 mm. Nó cũng có thể thực hiện được với sự chính xác nhỏ hơn 1 nano mét.

Nanoruler tiếp tục là một hướng nghiên cứu của công nghệ chế tạo mạng lưới tiên tiến được khởi xướng ở MIT vào cuối những năm thập kỷ 1940. Các mạng lưới là mối quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học và kỹ thuật bởi vì chúng đưa tới sự phân tích ánh sáng. Khi khoảng cách giữa một đường thẳng và 1 đường kế tiếp hoặc 1 đường trước đó được so sánh với độ dài của ánh sáng, thì một hiện tượng được gọi là nhiễu xạ diễn ra. Về bản chất, mạng lưới phân tán ánh sáng thành một quang phổ, giống như một lăng kính phân tán ánh sáng thành các màu của nó. Quang phổ này, đến lượt mình, lại có thể được phân tích để cho ra thông tin về nguồn gốc ban đầu.

Ví dụ, một trong những mạng lưới này là mấu chốt cho Thiết bị quan sát tia X Chandra của Nasa. Mạng lưới Dẫn động Năng lượng cao này, cũng được phòng thí nghiệm của Schatterburg ở MIT triển khai, phân tán những tia X từ các tấm gương của Chandra thành một quang phổ mà sau đó có thể "đọc" được giống như một dạng bộ mã vũ trụ. Từ đó, các nhà khoa học có thể suy ra các thành phần hóa chất và nhiệt độ của nguồn (chẳng hạn quầng của một ngôi sao).

Schatterburg bắt đầu Dự án Nanoruler vì ông muốn tạo ra một chiếc thước tốt hơn cho ngành công nghiệp bán dẫn. Ông giải thích, các con chíp máy tính tiên tiến hiện nay được cấu tạo bằng hàng triệu transistor. Tuy nhiên, việc này ngày càng trở thành một thách thức lớn để nhồi ngày càng nhiều các chi tiết này vào cùng một diện tích không lớn hơn 1 móng tay. Điều mà Schatterburg muốn về bản chất, là một chiếc thước kẻ được chế tạo một cách hoàn hảo, có những thang chia cách nhau không phải là milimet mà là nanomet, và có kích thước được so với các dấu xi silic thương mại lớn nhất. Ông cho biết, nếu có thể tạo được một chiếc thước kẻ như vậy thì sẽ góp phần làm cho các thiết bị chế tạo chip thực hiện chức năng của mình tốt hơn trong việc tạo ra các mạch điện bé xíu.

Chiếc thước nano thực hiện công việc khó khăn này bằng cách kết hợp 2 phương pháp truyền thống để tạo ra các mạng lưới: việc kẻ dòng cơ học và kỹ thuật in litô giao thoa. Kẻ dòng cơ học về bản chất là kéo một công cụ rất sắc-thông thường là một mũi nhọn kim cương ngang qua một bề mặt để hình thành các cặp đường thẳng và ô trống. Tuy nhiên, nó có nhược điểm là tốn thời gian. Còn với phương pháp in litô giao thoa, 2 chùm ánh sáng giao nhau để sinh ra các "viền" giao thoa, hoặc các mặt phẳng song song có cường độ ánh sáng cao và thấp. Sau đó, những đường viền này được ghi lại trên một bề mặt thành đường thẳng hoặc các ô trống, bằng cách sử dụng các kỹ thuật tương tự phổ biến đối với việc tạo ra các thiết kế nhỏ xíu trên các con chíp máy tính. Phương pháp in litô giao thoa nhanh hơn kẻ cơ khí vì tất cả các đường rãnh được hình thành ngay lập tức trong một mặt lộ đơn.

Chiếc Nanoruler về cơ bản di chuyển 1 bề mặt để được lấy kiểu trong giai đoạn khi 1 tia laze tạo các viền giao thoa mà đến lượt nó trở thành các đường thẳng và ô trống. Schatterburg cho biết, mặc dù các công cụ khác có thể tạo ra các mạng lưới trong những giai đoạn ngắn hơn, nhưng không có một công cụ nào nhanh hay chính xác bằng Nanoruler.

N.P.A (Theo MIT, số 4/2-10/2/2004)