Un grupo internacional de investigadores de la Universidad de Minnesota, El Laboratorio Nacional Argonne y la Universidad Nacional de Seúl han descubierto una técnica innovadora en la fabricación de nanoestructuras que tiene el potencial de hacer que los dispositivos eléctricos y ópticos sean más pequeños y mejores que nunca. Una sorprendente herramienta de baja tecnología de la cinta Scotch Magic terminó siendo una de las claves del descubrimiento.

La investigación se publica hoy en Comunicaciones de la naturaleza , una revista internacional de investigación en línea.

Combinando varias técnicas de nanofabricación estándar, con la adición final de la cinta Scotch Magic, los investigadores de la Universidad de Minnesota crearon espacios extremadamente delgados a través de una capa de metal y modelaron estos pequeños espacios en toda la superficie de una oblea de silicio de cuatro pulgadas. Los huecos más pequeños tenían solo un nanómetro de ancho, mucho más pequeño de lo que la mayoría de los investigadores han podido lograr. Además, los anchos de los huecos podrían controlarse a nivel atómico. Este trabajo proporciona la base para producir nuevas y mejores nanoestructuras que son el núcleo de los dispositivos electrónicos y ópticos avanzados.

Uno de los usos potenciales de los espacios a escala nanométrica en las capas de metal es exprimir la luz en espacios mucho más pequeños de lo que sería posible de otra manera. Colaboradores de la Universidad Nacional de Seúl, dirigido por el profesor Dai-Sik Kim, y Laboratorio Nacional Argonne, dirigido por el Dr. Matthew Pelton, demostró que la luz podía exprimirse fácilmente a través de estos huecos, aunque los espacios son cientos o incluso miles de veces más pequeños que la longitud de onda de la luz utilizada. Los investigadores están muy interesados ​​en forzar la luz en espacios pequeños porque es una forma de potenciar la intensidad de la luz. Los colaboradores encontraron que la intensidad dentro de los huecos aumenta hasta 600 millones de veces.

"Nuestra tecnología, llamada litografía de capa atómica, tiene el potencial de crear sensores ultrapequeños con mayor sensibilidad y también permite nuevos y emocionantes experimentos a nanoescala como nunca antes habíamos podido hacer, "dijo Sang-Hyun Oh, uno de los investigadores principales del estudio y profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Facultad de Ciencias e Ingeniería de la Universidad de Minnesota. "Esta investigación también proporciona la base para futuros estudios para mejorar los dispositivos electrónicos y fotónicos".

Uno de los resultados más sorprendentes de la investigación es que la cinta Scotch Magic fue una de las claves del descubrimiento. Grabar espacios de un nanómetro de ancho en metales no es factible con las herramientas existentes. En lugar de, Los investigadores del equipo de Oh construyeron los nano-huecos colocando capas de películas delgadas a escala atómica en los lados de los patrones de metal y luego tapando la estructura con otra capa de metal. No se necesitaron herramientas de modelado costosas para formar los espacios de esta manera, pero fue un desafío eliminar el exceso de metales en la parte superior y exponer los pequeños huecos. Durante una frustrante lucha por tratar de encontrar una manera de quitar las películas metálicas, Ph.D. de la Universidad de Minnesota El estudiante y autor principal del estudio Xiaoshu Chen descubrió que al usar una simple cinta Scotch Magic, el exceso de metales podría eliminarse fácilmente.

"La cinta adhesiva funciona muy bien, que fue inesperado, "dijo Oh." Nuestra técnica es tan simple pero puede crear espacios uniformes y ultra pequeños como nunca antes habíamos podido hacer. Esperamos que muchos investigadores lo adopten rápidamente ".