Nanotechnologie – Slovník –
Část 8: Procesy nanovýroby

ČSN P
CEN ISO/TS 80004 - 8

01 2003

Nanotechnologies – Vocabulaire –
Partie 8: Processus de nanofabrication

Nanotechnologien – Fachwörterverzeichnis –
Teil 8: Industrieller Nanoherstellungsprozess

Obsah

Contents

Strana

Page

Předmluva 6

1 Předmět normy 10

2 Termíny a definice z dalších částí ISO/TS 80004 10

3 Obecné termíny 12

4 Doporučené sestavení 13

5 Procesy samosestavení 14

6 Syntéza 15

6.1 Procesy v plynné fázi – Fyzikální metody 15

6.2 Procesy v plynné fázi – Chemické metody 16

6.3 Procesy v kapalné fázi – Fyzikální metody 17

6.4 Procesy v kapalné fázi – Chemické metody 18

6.5 Procesy v pevné fázi – Fyzikální metody 19

6.6 Procesy v pevné fázi – Chemické metody 21

7 Výroba 21

7.1 Nanovzorování v litografií 21

7.2 Procesy depozice 25

7.3 Procesy leptání 28

7.4 Tisknutí a povlakování 31

Příloha A (informativní) Identifikace výstupu vyplývající
z určené syntézy procesů 32

Příloha B (informativní) Abecední rejstřík 37

Bibliografie 41

Foreword 6

1 Scope 10

2 Terms and definitions from other parts
of ISO/TS 80004 10

3 General terms 12

4 Directed assembly 13

5 Self-assembly processes 14

6 Synthesis 15

6.1 Gas process phase – Physical methods 15

6.2 Gas process phase – Chemical methods 16

6.3 Liquid process phase – Physical methods 17

6.4 Liquid process phase – Chemical methods 18

6.5 Solid process phase – Physical methods 19

6.6 Solid process phase – Chemical methods 21

7 Fabrication 21

7.1 Nanopatterning lithography 21

7.2 Deposition processes 25

7.3 Etching processes 28

7.4 Printing and coating 31

Annex A (informative) Identification of output resulting
from defined synthesis processes 32

Annex B (informative) Index 39

Bibliography 41

Úvod

Introduction

Nanovýroba je základní most mezi objevy v oblasti nano-
věd a reálným světem nanotechnologických produktů.

Nanomanufacturing is the essential bridge between the discoveries of the nanosciences and real-world nano-
technology products.

Postoupení nanotechnologie z laboratoře do svazku výroby vyžaduje pečlivé studium otázek výrobního pro-cesu, včetně produktového designu, spolehlivosti a kva-
lity, procesů navrhování a řízení, operací v obchodním oddělení, managementu dodavatelského řetězce, bez-
pečnosti práce a zdravotní praxe v průběhu výroby, pou-
žití a manipulace s nanomateriály. Nanovýroba zahr-
nuje doporučené samosestavení a techniky montáže, syntetickou metodologii a výrobní procesy jako jsou lito-
grafie a biologické procesy. Nanovýroba také zahrnuje uspořádání orientované zdola nahoru (bottom-up), shora dolu (top-down) s vysokým rozlišením zpracování, inže-
nýrství molekulárních systémů a hierarchické integrace se systémy větší stupnice. Protože se charakteristické stupnice materiálů a molekulárních systémů blíží k nano-
stupnici, konvenční pravidla popisující jejich chování se mohou významně měnit. Chod finálního produktu jako takový je umožněn souhrnnou výkonností nanostupni-
cových stavebních bloků.

Advancing nanotechnology from the laboratory into volume production ultimately requires careful study of manufacturing process issues including product design, reliability and quality, process design and control, shop floor operations, supply chain management, workplace safety and health practices during the production, use, and handling of nanomaterials. Nanomanufacturing encompasses directed self-assembly and assembly techniques, synthetic methodologies, and fabrication processes such as lithography and biological processes. Nanomanufacturing also includes bottom-up directed assembly, top-down high resolution processing, mole-
cular systems engineering, and hierarchical integration with larger scale systems. As dimensional scales of mate-
rials and molecular systems approach the nanoscale, the conventional rules governing their behaviour may change significantly. As such, the behaviour of a final product is enabled by the collective performance of its nanoscale building blocks.

Termíny vztahující se k biologickým procesům nejsou do tohoto prvního vydání slovníku nanovýroby zahrnuty, ale s ohledem na rychlý rozvoj oboru se očekává, že termíny v této důležité oblasti budou doplněny v budoucí revizi této technické specifikace nebo v doprovodných dokumentech souboru 80004. Ty by mohly zahrnovat jak zpracování biologických nanomateriálů, tak použití biologických procesů k výrobě materiálů v nanostupnici.

Biological process terms are not included in this first edition of the nanomanufacturing vocabulary, but con-
sidering the rapid development of the field, it is expec-
ted that terms in this important area will be added in a future update to this Technical Specification or in companion documents in the 80004 series. This could include both the processing of biological nanomaterials and the use of biological processes to manufacture materials at the nanoscale.

Podobně v budoucnosti budou v dokumentech zave-
deny další termíny z rozvíjených oblastí nanovýroby, včetně výroby kompozitů a výroby pomocí odvalova-
cího kopírování.

Similarly, additional terms from other developing areas of nanomanufacturing, including composite manufac-
turing, roll-to-roll manufacturing, and others, will be included in future documents.

Je rozdíl mezi termíny nanovýroba a nanofabrikace. Nanovýroba zahrnuje širší rozsah procesů než nano-
fabrikace. Nanovýroba zahrnuje všechny nanofabrikační techniky a také techniky spojené se zpracováním mate-
riálů a chemickou syntézou.

There is a distinction between the terms nanoma-
nufacturing and nanofabrication. Nanomanufacturing encompasses a broader range of processes than does nano-fabrication. Nanomanufacturing encompasses all nanofabrication techniques and also techniques asso-
ciated with materials processing and chemical synthesis.

Tento dokument poskytuje úvod do procesů používa-
ných v časných stadiích hodnotového řetězce nano-
výroby, konkrétně záměrné syntézy, vytváření nebo kontroly nanomateriálů, včetně výrobních kroků v nano-
stupnici. Komerčně distribuované nanomateriály, které jsou výsledkem výrobních procesů, mohou být napří-
klad dále čištěny a přizpůsobeny rozptýlení ve smě-
sích nebo kompozitních matricích, nebo sloužit jako integrované součásti systémů a zařízení. Hodnotový řetězec nanovýroby je ve skutečnosti rozsáhlá a různo-
rodá skupina komerčních hodnotových řetězců, které leží napříč následujícími sektory:

This document provides an introduction to processes used in the early stages of the nanomanufacturing value chain, namely the intentional synthesis, generation or control of nanomaterials, including fabrication steps in the nanoscale. The nanomaterials that result from these manufacturing processes are distributed in commerce where, for example, they may be further purified, be compatabilized to be dispersed in mixtures or com-
posite matrices, or serve as integrated components of systems and devices. The nanomanufacturing value chain is, in actuality, a large and diverse group of com-
mercial value chains that stretch across these sectors:

• elektronika a telekomunikace;

• electronics and telecommunications;

• vzdušný prostor, obrana a národní bezpečnost;

• aerospace, defence, and national security;

• energetika a automobilový průmysl;

• energy and automotive;

• plasty a keramika;

• plastics and ceramics;

• produkty lesního hospodářství a výrobky z papíru;

• forest and paper products;

• potraviny a jejich obaly;

• food and food packaging;

• farmacie, biomedicína a biotechnologie;

• pharmaceuticals, biomedicine, and biotechnology;

• environmentální obnova;

• environmental remediation;

• oblečení a osobní péče.

• clothing and personal care.

Na trhu existují v několika z uvedených odvětví s koneč-
ným použitím tisíce tun nanomateriálů, jako jsou saze a pyrogenní oxid křemičitý. U nanomateriálů, které jsou racionálně navrženy s konkrétním účelem, se oče-
kává, že radikálně změní krajinu v oblastech, jako jsou biotechnologie, čištění vody, a rozvoj energie.

There are thousands of tonnes of nanomaterials on the market with end use applications in several of these sectors, such as carbon black and fumed silica. Nano-
materials which are rationally designed with specific purpose are expected to radically change the land-
scape in areas such as biotechnology, water purifi-
cation, and energy development.

Většina kapitol tohoto dokumentu je organizována podle typu procesu. V případě kapitole 6 je logika umístění následující: v kroku před vyrobenými částicemi je mate-
riál sám o sobě v plynné/kapalinné/pevné fázi. Fáze substrátu nebo nosiče v procesu se neřídí kategorizací procesu. Jako příklad je možné uvažovat částice železa, které se použijí jako katalyzátor v procesu kondenzace uhlíkových částic na železných zárodcích, který pro-
bíhá v oleji, jež se během tohoto procesu vypaří. Pokud se vypaří olej, proces probíhá v plynné fázi. Nanotru-
bice rostou z plynné fáze katalyzací zárodečných částic, reagujících s plynnou fází, nezbytnou pro jejich růst, proto je tento proces charakterizován jako plynný. Jak je uvedeno v příloze A, plynný proces výroby je použit při indikaci syntézy nanoobjektů, nanočástic nebo obojích.

The majority of sections in this document are organi-
zed by process type. In the case of section 6, the logic of placement is as follows: in the step before the par-
ticle is made, the material itself is in a gas/liquid/solid phase. The phase of the substrate or carrier in the pro-
cess does not drive the categorization of the process. As an example, consider iron particles that are catalysts in a process by which you seed oil with iron particles, the oil vaporizes and condenses forming carbon particles on the iron particles. What vaporizes is the oil, and there-
fore it is a gas phase process. Nanotubes grown from the gas phase, starting with catalyst particles that react with the gas phase to grow the nanotubes, thus this is characterized as a gas process. Indication of whether synthesis processes are used to manufacture nano-objects, nanoparticles, or both, is provided in Annex A.

Pochopení terminologie používané v praktických apli-
kacích umožní předávání praxe v nanovýrobě a tím posílí celosvětovou schopnost přípravy nanomateriálů a jejich využití. Rozšíření porozumění termínům stáva-
jící výrobní infrastruktury poslouží k přechodu od inovací ve výzkumných laboratořích až k ekonomické života-
schopnosti nanotechnologií.

A common understanding of the terminology used in practical applications will enable communities of prac-
tice in nanomanufacturing and will advance nanoma-
nufacturing strength worldwide. Extending the under-
standing of terms across the existing manufacturing infrastructure will serve to bridge the transition between the innovations of the research laboratory and the eco-
nomic viability of nanotechnologies.

Pro informační termíny podporující terminologii nano-
výroby viz odkaz [1].

For informational terms supportive of nanomanufac-
turing terminology, see Reference [1].

1 Předmět normy

1 Scope

Tato technická specifikace uvádí termíny a definice vztahující se k procesům nanovýroby v oblasti nano-
technologií. Je součástí několikadílné dokumentace ter-
minologie a definic pokrývající různé aspekty nano-
technologií.

This Technical Specification gives terms and defini-
tions related to nanomanufacturing processes in the field of nanotechnologies. It forms one part of multi-part terminology and definitions documentation covering the different aspects of nanotechnologies.

Všechny termíny v tomto dokumentu vztahující se k pro-
cesu jsou relevantní pro nanovýrobu. Výlučně mnohé z uvedených procesů však pro nanostupnici relevantní nejsou. V závislosti na kontrolovatelných podmínkách však mohou tyto procesy vést k materiálovým prvkům v řádu nanometrů, nebo alternativně i k větší stupnici.

All the process terms in this document are relevant to nanomanufacturing. Many of the listed processes are not exclusively relevant to the nanoscale. Depending on controllable conditions, such processes may result in material features at the nanoscale or, alternatively, larger scales.

Existuje mnoho dalších termínů, názvů nástrojů, sou-
částí, materiálů, metod řízení systému nebo metrolo-
gických metod spojených s nanovýrobou, které jsou nad rámec tohoto dokumentu.

There are many other terms that name tools, compo-
nents, materials, systems control methods or metro-
logy methods associated with nanomanufacturing that are beyond the scope of this document.