Struttura frattale dopo quattro passaggi.
Inizia con una struttura 3D con otto piani, un ottaedro. Questo si ripete per ottaedri più piccoli:625 dopo soli quattro passaggi. Ad ogni angolo di un nuovo ottaedro, si forma un ottaedro successivo. Un "edificio" frattale 3D davvero affascinante si forma su micro e nanoscala. Può essere utilizzato per il filtraggio ad alte prestazioni, Per esempio. Gli scienziati del MESA+ Institute for Nanotechnology dell'Università di Twente nei Paesi Bassi presentano queste strutture nel Journal of Micromechanics and Microengineering (JMM).
Un frattale è una struttura geometrica che può ripetersi all'infinito. Zoomando su un frammento di esso, la struttura originaria diventa nuovamente visibile. Uno dei principali vantaggi di un frattale 3D è che la superficie effettiva aumenta ad ogni passo successivo. Guardando gli ottaedri, dopo quattro passaggi la struttura finale non è molto più grande dell'ottaedro originale, ma la superficie effettiva è stata moltiplicata per 6.5. Gli ottaedri più piccoli hanno una dimensione di 300 nanometri, con su ogni angolo un nano poro di 100 nanometri. Avere 625 di questi nanopori su un'area superficiale limitata, si forma una limatrice molto efficace con bassa resistenza al flusso. Gli scienziati olandesi sperimentano anche la cattura di cellule viventi all'interno di questi ottaedri, poter studiare l'interazione tra le cellule. Ulteriori ricerche interessanti riguardano l'invio di luce attraverso la struttura dell'ottaedro:come interagirà?
Wafer con molti frattali.
Litografia d'angolo
Per essere in grado di creare la struttura 3D ripetuta, gli scienziati hanno sviluppato una tecnica chiamata 'litografia angolare''. All'inizio, una forma piramidale è incisa nel silicio. Il passo successivo consiste nell'applicare uno strato di nitruro di silicio sulla piramide. Dopo averlo successivamente rimosso, un po' di nitruro rimane nell'angolo della piramide, fungendo da 'stop'. Quando questo viene rimosso, il silicone sottostante è inciso attraverso il piccolo foro. Automaticamente, si forma una struttura lungo il piano del cristallo di silicio. Questo è il primo ottaedro, formato da "allineamento automatico". Il processo viene ripetuto con un nuovo strato di nitruro di silicio. La dimensione del nuovo ottaedro è determinata dal periodo di incisione. In questo caso, ogni ottaedro nel passaggio successivo è la metà di quello precedente. Il vantaggio della litografia angolare è la sua relativa semplicità. Non è necessaria alcuna tecnologia avanzata per creare ogni singolo nano poro. Al contrario:in soli quattro passaggi migliaia di frattali, ciascuno con 625 piccoli fori può essere lavorato su un wafer, in parallelo. Sono possibili anche più di quattro passaggi, ma questo pone maggiori esigenze al processo di incisione.
Angoli con nano pori.
La ricerca è stata condotta nel gruppo Transducers Science and Technology, che fa parte del MESA+ Institute for Nanotechnology dell'Università di Twente.
