Questi nanofili sono stati creati alla Rice University attraverso un processo chiamato litografia a maschera meniscale. Da sinistra, sono fatti di silicone, biossido di silicio, oro, cromo, tungsteno, titanio, biossido di titanio e alluminio. La barra della scala è di 1 micron per tutte le immagini. Credito:Tour Group/Rice University
L'acqua è il componente chiave in un processo della Rice University per creare in modo affidabile modelli di fili metallici e semiconduttori larghi meno di 10 nanometri.
La tecnica del laboratorio Rice del chimico James Tour si basa sulla sua scoperta che il menisco - la superficie sinuosa dell'acqua al suo bordo - può essere una maschera efficace per realizzare nanofili.
Il team Rice di Tour e gli studenti laureati Vera Abramova e Alexander Slesarev hanno ora realizzato nanofili di larghezza compresa tra 6 e 16 nanometri di silicio, biossido di silicio, oro, cromo, tungsteno, titanio, biossido di titanio e alluminio. Hanno anche realizzato strutture trasversali di nanofili conduttori da uno o più materiali.
Un documento sulla loro tecnica, chiamata litografia menisco-maschera, è stato pubblicato online dalla rivista dell'American Chemical Society Nano lettere .
Il processo è promettente per l'industria dei semiconduttori poiché cerca di rendere i circuiti sempre più piccoli. La fabbricazione di circuiti integrati all'avanguardia consente cavi di segnale che si avvicinano a 10 nanometri, visibile solo con potenti microscopi. Questi sono i percorsi che collegano i miliardi di transistor nei moderni dispositivi elettronici.
"Questo potrebbe avere enormi ramificazioni per la produzione di chip poiché i fili sono facilmente realizzati in dimensioni inferiori a 10 nanometri, " Tour ha detto del processo Rice. "Non c'è altro modo al mondo per farlo in massa su una superficie".
Gli approcci attuali per realizzare fili così piccoli seguono diversi percorsi. Litografia, il metodo standard per l'incisione dei circuiti integrati, si sta avvicinando ai limiti fisici della sua capacità di ridurli ulteriormente. È anche possibile la sintesi di massa di semiconduttori e nanofili metallici, ma i fili sono difficili da posizionare nei circuiti integrati.
Questo array di barre trasversali è stato prodotto con la tecnica di litografia con maschera a menisco inventata alla Rice University. I fili della traversa sono realizzati in biossido di silicio. La barra della scala è di 10 micron; la barra della scala inserita è di 100 nanometri. Credito:Tour Group/Rice University
La tendenza dell'acqua ad aderire alle superfici è passata da un fastidio a un vantaggio quando i ricercatori della Rice hanno scoperto che potevano usarla come maschera per creare modelli. Le molecole d'acqua si raccolgono ovunque un motivo in rilievo si unisce al materiale bersaglio e forma un menisco curvo creato dalla tensione superficiale dell'acqua.
Il processo menisco-maschera comporta l'aggiunta e la successiva rimozione di materiali in una sequenza che alla fine lascia un menisco che copre il filo e si arrampica sulla parete laterale di una maschera sacrificale di metallo che, quando inciso via, lascia il nanofilo in piedi da solo.
Tour ha affermato che il processo dovrebbe funzionare con la moderna tecnologia di fabbricazione senza modifiche alle apparecchiature esistenti e modifiche minime ai protocolli di fabbricazione. Non sono necessari nuovi strumenti o materiali.
Gli scienziati della Rice University hanno inventato un processo che utilizza l'acqua sotto forma di menisco per rendere possibile la creazione di nanofili sotto i 10 nanometri da una varietà di materiali. Credito:Tour Group/Rice University
Tour è il T.T. e W.F. Chao Chair in Chimica, nonché professore di scienza dei materiali e nanoingegneria e di informatica e membro del Richard E. Smalley Institute for Nanoscale Science and Technology della Rice.
L'Ufficio per la Ricerca Scientifica dell'Aeronautica Militare ha sostenuto la ricerca.
