Todo comienza con una única estructura de octaedro, luego, después de cuatro iteraciones, ya hay 625 de ellas. Cada iteración crea un nuevo octaedro en cada vértice. El resultado es una fascinante construcción fractal en 3D a micro y nanoescala, adecuado, p. ej. para filtros de alto rendimiento. Investigadores del Instituto MESA + de Nanotecnología de la Universidad de Twente presentan esta invención en el Revista de Micromecánica y Microingeniería .

Una figura geométrica puede repetirse ad infinitum en un fractal. A medida que se acerca, sigue viendo la misma estructura. La gran ventaja de un fractal tridimensional es que el área de superficie efectiva aumenta con cada disminución y al mismo tiempo el espacio se usa al máximo. En el caso de los octaedros, la estructura final no es mucho más grande que el octaedro original, pero el área de superficie efectiva se ha multiplicado por un factor de 6,5. Los octaedros más pequeños tienen un tamaño de 300 nanómetros con pequeños orificios en los vértices de 100 nanómetros de diámetro. 625 de estos nanoporos en un área pequeña pueden crear un filtro altamente efectivo con una resistencia al flujo muy baja. por ejemplo. Los octaedros también se pueden utilizar como pequeñas jaulas para contener células vivas y examinar sus interacciones con las células de los octaedros vecinos. ¿Y qué sucede si dirige la luz hacia la estructura? Las posibilidades son innumerables.

Litografía de esquina

Para crear la estructura tridimensional repetitiva, los investigadores utilizan una tecnología que ellos mismos han desarrollado, conocido como 'litografía de esquina'. Primero se graba una forma de pirámide en silicio, luego se aplica una fina capa de nitruro de silicio. Esto se quita, dejando una pequeña cantidad de nitruro de silicio en los vértices, una especie de enchufe. Esto también se elimina para que pueda tener lugar más grabado a través del orificio así creado. La estructura octogonal 3D se forma por sí sola a lo largo de los planos cristalinos del silicio por "auto-alineación".

Se vuelve a aplicar nitruro de silicio a cada vértice y se repite el proceso. La nueva estructura se despliega automáticamente en cada dirección, con el tamaño del nuevo octaedro en función del tiempo de grabado. La estructura se desarrolla así de micrómetros a nanómetros. Una de las grandes ventajas es que no se necesita tecnología compleja para hacer los poros uno por uno, por ejemplo. Se pueden crear millones de fractales en paralelo en una oblea, cada uno con 625 poros. Se pueden emplear más de cuatro iteraciones, pero esto impone mayores exigencias a la tecnología y la precisión del proceso de grabado.

La investigación fue realizada por el Grupo de Ciencia y Tecnología de Transductores del Instituto MESA + de Nanotecnología de la Universidad de Twente.

El artículo, 'Fabricación de estructuras fractales 3D utilizando grabado anisotrópico a nanoescala de silicio monocristalino' por Erwin Berenschot, Henri Jansen y Niels Tas, está en la portada de la edición de mayo del Revista de Micromecánica y Microingeniería .