Tutto inizia con una singola struttura ottaedrica, quindi dopo quattro iterazioni ce ne sono già 625. Ogni iterazione crea un nuovo ottaedro in ogni vertice. Il risultato è un'affascinante costruzione frattale 3D su micro e nanoscala, adatto ad es. per filtri ad alte prestazioni. I ricercatori del MESA+ Institute for Nanotechnology dell'Università di Twente presentano questa invenzione nel Journal of Micromechanics and Microengineering .
Una figura geometrica può ripetersi all'infinito in un frattale. Mentre ingrandisci continui a vedere la stessa struttura. Il grande vantaggio di un frattale tridimensionale è che la superficie effettiva aumenta ad ogni diminuzione e allo stesso tempo lo spazio viene sfruttato al massimo. Nel caso degli ottaedri la struttura finale non è molto più grande dell'ottaedro originale ma la superficie effettiva è cresciuta di un fattore di 6,5. Gli ottaedri più piccoli hanno una dimensione di 300 nanometri con minuscoli fori ai vertici di 100 nanometri di diametro. 625 di questi nanopori su una piccola area possono creare un filtro altamente efficace con una resistenza al flusso molto bassa, Per esempio. Gli ottaedri possono anche essere usati come minuscole gabbie per contenere cellule viventi ed esaminare le loro interazioni con le cellule negli ottaedri vicini. E cosa succede se dirigi la luce nella struttura? Le possibilità sono legioni.
Litografia d'angolo
Per creare la struttura tridimensionale ripetitiva i ricercatori utilizzano una tecnologia sviluppata da loro stessi, noto come "litografia angolare". Prima viene incisa una forma piramidale nel silicio, quindi viene applicato un sottile strato di nitruro di silicio. Questo è rimosso, lasciando una piccola quantità di nitruro di silicio nei vertici, una sorta di spina. Anche questo viene rimosso in modo che possa avvenire più incisione attraverso il foro così creato. La struttura 3D ottagonale si forma da sola lungo i piani cristallini del silicio mediante 'auto-allineamento'.
Il nitruro di silicio viene nuovamente applicato a ciascun vertice e il processo viene ripetuto. La nuova struttura si dispiega automaticamente in ogni direzione, con la dimensione del nuovo ottaedro a seconda del tempo di attacco. La struttura si sviluppa così da micrometri a nanometri. Uno dei grandi vantaggi è che non è necessaria alcuna tecnologia complessa per realizzare i pori uno per uno, Per esempio. Milioni di frattali possono essere creati in parallelo su un wafer, ciascuno con 625 pori. Possono essere impiegate più di quattro iterazioni, ma questo pone maggiori requisiti alla tecnologia e alla precisione del processo di incisione.
La ricerca è stata condotta dal Transducers Science and Technology Group del MESA+ Institute for Nanotechnology dell'Università di Twente.
L'articolo, "Fabbricazione di strutture frattali 3D mediante incisione anisotropica su nanoscala di silicio cristallino singolo" di Erwin Berenschot, Henri Jansen e Niels Tas, è sulla copertina del numero di maggio del Journal of Micromechanics and Microengineering .
