Estructuras que pueden ser los tornillos más pequeños del mundo han sido fabricadas por investigadores de la Agencia para la Ciencia, Tecnología e Investigación (A * STAR), Singapur.

La rosca enrollada en un tornillo se encuentra entre las estructuras 'quirales' cuya imagen especular es diferente de la original. Cuando se reduce a la escala nanométrica, estas estructuras podrían tener un papel importante en la tecnología de nanosensores. Sin embargo, hacer un tornillo con un alambre recto no es una tarea fácil, incluso en el mundo macroscópico. Para hacerlo a nanoescala, se han utilizado previamente métodos ascendentes que hacen crecer o ensamblan la estructura en un gas o solución. Pero estos enfoques pueden ser complicados, lento y caro.

Jun Wei del Instituto de Tecnología de Fabricación de Singapur de A * STAR y compañeros de trabajo del Instituto de Investigación e Ingeniería de Materiales A * STAR, Universidad Tecnológica de Nanyang y Universidad Tecnológica de Nanjing en China, desarrolló un método más simple que utiliza técnicas de grabado para convertir un nanoalambre recto en un tornillo.

El equipo creó nanocables de plata de 10 micrómetros, 80 nanómetros de diámetro y con cinco lados. Las estructuras se unieron a un sustrato de silicio y luego se colocaron en una solución de nitruro de plata en etilenglicol a 80 grados Celsius durante 20 minutos. A continuación, se enjuagó la muestra y se repitió el proceso cinco veces.

Cuando se obtuvieron imágenes de los cables resultantes utilizando un microscopio electrónico de transmisión de barrido, el equipo observó crestas y surcos suaves que recuerdan a las roscas de los tornillos. Curiosamente, tal estructura no era evidente cuando se usaba un grabado de un solo paso.

El grabado generalmente funciona a lo largo de direcciones cristalográficas específicas, conduciendo a estructuras simétricas, por lo que el equipo quería saber cómo se podían grabar facetas de cristal equivalentes de forma anisotrópica. Proponen que este modo de grabado inusual podría comenzar con la creación de hoyos en los límites entre las cinco regiones cristalográficas que forman el nanoalambre pentagonal. Estos pozos se fusionan en un ángulo, impulsado por la propensión a minimizar la energía superficial, y así crear crestas y surcos que giran en espiral alrededor del nanoalambre.

"Este grabado selectivo es impulsado por una tasa de grabado más rápida en algunas ubicaciones de defectos en el nanoalambre de plata, "dice Wei". podemos convertir una estructura regular en no simétrica ".

Estas nanoestructuras quirales tienen una superficie mucho mayor que un nanoalambre recto de tamaño similar. Esto los hace potencialmente útiles para aplicaciones de detección. "A continuación, esperamos utilizar los nanotornillos en la fabricación de sensores y conductores transparentes, "dice Wei.

Los investigadores afiliados a A * STAR que contribuyen a esta investigación son del Instituto de Tecnología de Fabricación de Singapur y del Instituto de Investigación e Ingeniería de Materiales.