Produttori di chip per computer sempre più piccoli, transistor e altri prodotti dovranno prendere nota in particolare dei risultati della ricerca presso l'Università di Huddersfield. Le implicazioni sono che un processo chiave utilizzato per trasformare le proprietà dei materiali su scala nanometrica può causare danni molto maggiori di quanto precedentemente realizzato.

L'Università è sede del Gruppo di ricerca sulla microscopia elettronica e l'analisi dei materiali (EMMA), diretto dal professor Stephen Donnelly. Ha una struttura avanzata denominata MIAMI, che sta per Microscope and Ion Accelerators for Materials Investigation. Viene utilizzato per bombardare i materiali con fasci di ioni e per esaminarne gli effetti su scala nanometrica.

Durante un recente esperimento condotto dal team, tra cui il ricercatore Dr Graeme Greaves, un certo numero di nanotubi d'oro – mille volte più piccoli di un capello umano – sono stati irradiati con atomi di xeno. Erano un buon soggetto per l'esperimento perché i nanofili o le bacchette hanno un'ampia superficie.

I risultati sono stati drammatici. "Speravamo di generare bolle. In realtà abbiamo scoperto che stavamo erodendo i nanofili, " disse il dottor Greaves.

E il tasso di erosione - misurato in termini di "rendimento sputtering", o quanti atomi escono dalla materia per ogni atomo in arrivo - era molto in anticipo rispetto alle aspettative.

La resa allo sputtering di un normale pezzo d'oro piatto dovrebbe essere dell'ordine di 50 atomi per ione, " disse il dottor Greaves. "Nel caso delle canne ci aspettavamo che fosse maggiore, perché la geometria è molto ridotta. Abbiamo calcolato che dovrebbe essere più alto di un fattore quattro, o qualcosa del genere. Ma in realtà abbiamo scoperto che il valore più grande misurato era un rendimento sputtering di mille, un fattore di 20".

I risultati sono stati così drammatici che il team di Huddersfield ha cercato conferma. Hanno chiesto al professor Kai Nordlund (foto a destra) dell'Università di Helsinki di eseguire una simulazione di dinamica molecolare, creando un nanorod d'oro virtuale. I finlandesi sono stati in grado di replicare i risultati di Huddersfield.

Ora l'esperimento è oggetto di un articolo sulla principale rivista Physical Letters Review, del dottor Greaves è l'autore principale.

"La ricerca ha notevoli implicazioni, in particolare per la medicina, " disse il dottor Greaves.

"Sempre più persone stanno lavorando su nanostrutture per applicazioni pratiche. Le nanoparticelle d'oro possono essere utilizzate per il rilevamento dei tumori, l'ottimizzazione della biodistribuzione dei farmaci agli organi malati e un potenziatore della dose di radioterapia.

"I componenti dei chip dei computer sono molto piccoli al giorno d'oggi - nell'ordine di 20 nanometri e sempre più piccoli - e i fasci di ioni sono usati per cambiare le proprietà di questi materiali. La nostra ricerca mostra che devi stare molto attento alla quantità di danni che possono essere fatto."