Nanostruttura in oro. Credito:Università della Tecnologia di Vienna
È la Pietra Filosofale della Nanotecnologia:utilizzando un trucco tecnologico, gli scienziati della TU Wien (Vienna) sono riusciti a creare nanostrutture fatte di oro puro.
L'idea ricorda i tentativi degli antichi alchimisti di creare oro da sostanze senza valore:i ricercatori della TU Wien (Vienna) hanno scoperto un nuovo modo per fabbricare nanostrutture di oro puro utilizzando una tecnica di litografia a scrittura diretta additiva. Un fascio di elettroni viene utilizzato per trasformare un composto organico aurifero in oro puro. Questa nuova tecnica può ora essere utilizzata per creare nanostrutture, che sono necessari per molte applicazioni nell'elettronica e nella tecnologia dei sensori. Proprio come con una stampante 3D su scala nanometrica, possono essere create forme quasi arbitrarie.
La lunga ricerca del giusto processo produttivo
"L'oro non è solo un metallo nobile di eccezionale bellezza, ma anche un materiale molto desiderato per le nanostrutture funzionali", afferma il professor Heinz Wanzenböck della TU Wien. Le nanostrutture d'oro particolarmente modellate sono strutture abilitanti chiave nei dispositivi plasmonici, per biosensori con anticorpi immobilizzati e come contatti elettrici. Per decenni la fabbricazione di nanostrutture d'oro puro su superfici non planari e di nanostrutture d'oro tridimensionali è stata il collo di bottiglia. Fino ad ora, solo nanostrutture d'oro bidimensionali su superfici planari erano ottenibili mediante litografia basata su resist.
Un composto organico aurifero (da sinistra), acqua (da destra), e un fascio di elettroni (dall'alto). Credito:Università della Tecnologia di Vienna
La nuova tecnologia, sviluppato alla TU Wien, ora può risolvere questo problema. Il principio è la decomposizione locale di un precursore metallorganico mediante il fascio di elettroni focalizzato di un microscopio elettronico. Con altissima precisione, il fascio di elettroni può decomporre il composto organico esattamente nella giusta posizione, lasciando dietro di sé una scia 3D di oro massiccio.
L'ultimo ostacolo era ottenere la purezza materiale giusta, poiché la decomposizione indotta da elettroni di precursori metallorganici ha tipicamente prodotto metalli con elevate contaminazioni di carbonio. Quest'ultimo collo di bottiglia sulla strada per il design personalizzato, le nanostrutture di oro puro sono state ora superate come descritto nel lavoro su "Nanostrutture di oro puro e altamente conduttive cresciute per deposizione indotta da fascio di elettroni" pubblicato su Rapporti scientifici .
Mentre la deposizione di oro convenzionale di solito contiene circa il 70% atomico di carbonio e solo il 30% atomico di oro, il nuovo approccio sviluppato da un gruppo di ricerca guidato dal Dr. Heinz Wanzenboeck alla TU Wien ha permesso di fabbricare strutture in oro puro mediante l'aggiunta in situ di un agente ossidante durante la deposizione dell'oro. "L'intera comunità ha lavorato duramente negli ultimi 10 anni per depositare direttamente nanostrutture di oro puro", dice Heinz Wanzenböck. Alla fine, l'esperienza del gruppo nell'ingegneria e nelle reazioni chimiche ha dato i suoi frutti e la deposizione diretta di oro puro ha avuto successo. "È un po' come scoprire la leggendaria pietra filosofale che diventa comune, materiale ignobile in oro" ha scherzato Wanzenboeck.
Questa struttura di oro puro depositato mostra una resistività estremamente bassa vicino a quella dell'oro sfuso. In genere, una struttura in oro FEBID ha una resistività di circa 1-Ohm-cm che è circa 1 milione di volte peggiore della resistività dell'oro sfuso più puro. Però, questo processo FEBID appositamente potenziato produce una resistività di 8,8 micro-Ohm-cm che dista solo un fattore 4 dalla resistività di massa dell'oro più puro (2,4 micro-Ohm-cm).
Gli autori dell'articolo Dr. Mostafa Moonir Shawrav e Dipl.Ing. Philipp Taus ha dichiarato, "Questa struttura in oro puro e altamente conduttivo aprirà una nuova porta per nuovi dispositivi nanoelettronici. Ad esempio, sarà più facile produrre strutture in oro puro per le nanoantenne e l'immobilizzazione di biomolecole che cambieranno la nostra vita quotidiana". era solo un dispositivo di caratterizzazione". E con la deposizione diretta dell'oro puro ora disponibile, si aspetta che i nanodispositivi vengano depositati direttamente e utilizzati in molte diverse applicazioni per la rivoluzione tecnologica. Concludendo, questo lavoro è un gigantesco balzo in avanti per la nanostampa 3D di strutture in oro che sarà la parte centrale dei dispositivi nanoplasmonici e bioelettronici.
