Incisione chimica assistita da metallo, o "MacEtch", viene utilizzato per fabbricare una gamma di nanostrutture, ma i movimenti dannosi del catalizzatore durante i processi di attacco verticale ne ostacolano l'uso più ampio. Ora, un team guidato da A*STAR ha sviluppato una tecnica che migliora la stabilità del catalizzatore, aprendo la strada a un'applicazione più ampia.

MacEtch è un metodo di incisione a umido per la fabbricazione di nanostrutture da pellicole metalliche modellate. La semplicità, versatilità, e l'economicità di MacEtch in silicio e altri semiconduttori hanno portato al suo utilizzo nella fabbricazione di un'ampia gamma di prodotti, dai dispositivi elettronici e optoelettronici ai sensori biologici e chimici, così come le tecnologie di raccolta dell'energia. Queste applicazioni, però, utilizzare strutture catalitiche a maglie relativamente grandi.

Quando si utilizzano catalizzatori di dimensioni inferiori, le forze che agiscono sul catalizzatore lo fanno muovere durante il processo di attacco, che ne limita l'uso nella fabbricazione di strutture con alti rapporti di forma, come i nanofori.

"In precedenza, è stato molto difficile ottenere un attacco direzionale del catalizzatore isolato, e [questo] è stato un grosso ostacolo nel suo sviluppo, " spiega Sing Yang Chiam dell'Istituto di ricerca e ingegneria dei materiali di A*STAR. "Le dimensioni ridotte sono particolarmente importanti per la fabbricazione di dispositivi di filtrazione, ma a queste dimensioni, l'incisione diventa molto impegnativa."

Ora, una tecnica per controllare il catalizzatore durante il processo di attacco, consentendo la fabbricazione di nanofori in silicio con proporzioni senza precedenti, è stato sviluppato da Chiam e colleghi in collaborazione con la National University of Singapore e l'Università dell'Illinois a Urbana−Champaign negli Stati Uniti.

I ricercatori hanno studiato l'incisione del catalizzatore isolato di dischi d'oro regolari con spaziatura dell'array e spessore del catalizzatore identici, formato mediante litografia ad interferenza laser. Ciò ha permesso al team di studiare effetti precisi e isolati dei parametri di incisione, come le concentrazioni di mordenzante e doping, per comprendere le forze di interfaccia sul catalizzatore.

Hanno scoperto che rapporti più elevati tra acido fluoridrico e perossido di idrogeno, o livelli superiori di drogaggio del silicio di tipo p, ridurre il movimento del catalizzatore, e attribuito questo ad un abbassamento delle forze di interfaccia di Van der Waals causato dalla creazione di silicio poroso.

I ricercatori hanno dimostrato la loro tecnica fabbricando un'ampia area, regolarmente ordinato, array di nanoholes in silicio con un allungamento di circa 12. Questo nuovo metodo consente la fabbricazione di nuovi filtri biologici e per l'acqua, e dispositivi nanofotonici.

"Abbiamo in programma di utilizzare i nostri risultati per realizzare un semplice dispositivo di filtrazione, e poi vedere quanto più lontano possiamo fare trincee profonde, "dice Chiam.