Estos nanocables se crearon en la Universidad de Rice mediante un proceso llamado litografía con máscara de menisco. Desde la izquierda, están hechos de silicona, dióxido de silicio, oro, cromo, tungsteno, titanio, dióxido de titanio y aluminio. La barra de escala es de 1 micrón para todas las imágenes. Crédito:Tour Group / Rice University
El agua es el componente clave en un proceso de la Universidad de Rice para crear de manera confiable patrones de cables metálicos y semiconductores de menos de 10 nanómetros de ancho.
La técnica del laboratorio de Rice del químico James Tour se basa en su descubrimiento de que el menisco, la superficie con curvas del agua en su borde, puede ser una máscara eficaz para fabricar nanocables.
El equipo de Rice de Tour y los estudiantes de posgrado Vera Abramova y Alexander Slesarev ahora han fabricado nanocables de entre 6 y 16 nanómetros de ancho a partir de silicio. dióxido de silicio, oro, cromo, tungsteno, titanio, dióxido de titanio y aluminio. También han fabricado estructuras de barras transversales de nanocables conductores a partir de uno o más de los materiales.
Un artículo sobre su técnica, llamada litografía de máscara de menisco, ha sido publicado en línea por la revista American Chemical Society Nano letras .
El proceso es prometedor para la industria de los semiconductores, ya que busca hacer circuitos cada vez más pequeños. La fabricación de circuitos integrados de última generación permite cables de señal que se acercan a los 10 nanómetros, visible solo con microscopios potentes. Estos son los caminos que conectan los miles de millones de transistores en los dispositivos electrónicos modernos.
"Esto podría tener enormes ramificaciones para la producción de chips, ya que los cables se fabrican fácilmente con tamaños inferiores a 10 nanómetros, "Dijo Tour sobre el proceso de Rice." No hay otra forma en el mundo de hacer esto en masa en una superficie ".
Los enfoques actuales para hacer cables tan pequeños toman varios caminos. Litografía, el método estándar para grabar circuitos integrados, se está acercando a los límites físicos de su capacidad para reducirlos aún más. También es posible la síntesis a granel de nanocables semiconductores y metálicos, pero los cables son difíciles de colocar en circuitos integrados.
Esta matriz de barras transversales se produjo con la técnica de litografía de máscara de menisco inventada en la Universidad de Rice. Los alambres de la barra transversal están hechos de dióxido de silicio. La barra de escala es de 10 micrones; la barra de escala insertada es de 100 nanómetros. Crédito:Tour Group / Rice University
La tendencia del agua a adherirse a las superficies pasó de ser una molestia a una ventaja cuando los investigadores de Rice descubrieron que podían usarla como máscara para hacer patrones. Las moléculas de agua se juntan donde un patrón elevado se une al material objetivo y forma un menisco curvo creado por la tensión superficial del agua.
El proceso de máscara de menisco implica agregar y luego quitar materiales en una secuencia que finalmente deja un menisco que cubre el cable y trepa por la pared lateral de una máscara de metal de sacrificio que, cuando está grabado, deja el nanocable solo.
Tour dijo que el proceso debería funcionar con tecnología de fabricación moderna sin modificaciones en el equipo existente y cambios mínimos en los protocolos de fabricación. No se necesitan nuevas herramientas o materiales.
Los científicos de la Universidad de Rice inventaron un proceso que utiliza agua en forma de menisco para hacer posible la creación de nanocables de menos de 10 nanómetros a partir de una variedad de materiales. Crédito:Tour Group / Rice University
Tour es el T.T. y W.F. Chao en Química, así como profesor de ciencia de materiales y nanoingeniería y de ciencias de la computación y miembro del Instituto Richard E. Smalley de Ciencia y Tecnología a Nanoescala de Rice.
La Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea apoyó la investigación.
