Tecnología de haces de iones focalizados: una sola herramienta para una amplia gama de aplicaciones

Desde la física, la ciencia de los materiales y la química hasta las ciencias de la vida e incluso la arqueología

15.01.2024

Procesar materiales a nanoescala, fabricar prototipos de microelectrónica o analizar muestras biológicas: El abanico de aplicaciones de los haces de iones finamente enfocados es enorme. Expertos de la colaboración europea FIT4NANO han revisado ahora las múltiples opciones y elaborado una hoja de ruta para el futuro. El artículo, publicado en "Applied Physics Review", está dirigido a estudiantes, usuarios de la industria y la ciencia y responsables de políticas de investigación.

"Nos dimos cuenta de que los haces de iones focalizados pueden utilizarse de muchas formas distintas, y pensamos que teníamos una buena visión de conjunto al principio del proyecto. Pero luego descubrimos que hay muchas más aplicaciones de las que pensábamos. En muchas publicaciones, el uso de haces de iones focalizados ni siquiera se menciona explícitamente, sino que se oculta en la sección de métodos. Fue una labor detectivesca", explica la Dra. Katja Höflich, física del Ferdinand-Braun-Institut y del Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), que coordinó el exhaustivo informe. "En particular, hemos encontrado trabajos de los años 60 y 70 que se adelantaron a su tiempo y han caído injustamente en el olvido. Todavía hoy aportan importantes conocimientos".

El informe ofrece una visión general del estado actual de la tecnología de haces de iones focalizados (FIB), sus aplicaciones con numerosos ejemplos, los avances más importantes en equipos y las perspectivas de futuro. "Queríamos ofrecer una obra de referencia útil para la investigación académica y los departamentos de I+D industriales, pero también para ayudar a los gestores de la investigación a orientarse en este campo", afirma el Dr. Gregor Hlawacek, jefe de grupo del Instituto de Física de Haces de Iones e Investigación de Materiales del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR). Hlawacek dirige el proyecto FIT4NANO, un proyecto de la UE sobre tecnologías FIB en el que participan los autores del informe.

De la investigación básica al componente acabado

Los instrumentos FIB utilizan un haz de iones focalizado de entre 2 y 30 keV. Con su pequeño diámetro en el rango nanométrico y subnanométrico, dicho haz de iones escanea la muestra y puede modificar su superficie con precisión nanométrica. Los instrumentos FIB son una herramienta universal para el análisis, la modificación local de materiales sin máscara y la creación rápida de prototipos de componentes microelectrónicos. Los primeros instrumentos FIB se utilizaron en la industria de semiconductores para corregir fotomáscaras con iones de galio focalizados. Hoy en día, se dispone de instrumentos FIB con muchos tipos de iones diferentes. Una aplicación importante es la preparación de muestras para la obtención de imágenes de alta resolución y precisión nanométrica en el microscopio electrónico. Los métodos de FIB también se han utilizado en las ciencias de la vida, por ejemplo para analizar y obtener imágenes de microorganismos y virus con tomografía basada en FIB, lo que proporciona una visión profunda de las estructuras microscópicas y su función.

Los instrumentos de FIB evolucionan constantemente hacia otras energías, iones más pesados y nuevas capacidades, como la generación espacialmente resuelta de defectos atómicos individuales en cristales por lo demás perfectos. El procesamiento por FIB de materiales y componentes tiene un enorme potencial en la tecnología cuántica y de la información. La gama de aplicaciones, desde la investigación fundamental hasta el dispositivo acabado, pasando por la física, la ciencia de los materiales y la química, las ciencias de la vida e incluso la arqueología, es absolutamente única. "Esperamos que esta hoja de ruta inspire avances científicos y tecnológicos y sirva de incubadora para futuros desarrollos", afirma Gregor Hlawacek.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.