El fenómeno de la 'deshumectación', generalmente considerado una molestia, ya que hace que los sólidos se acumulen en islas, al igual que las gotas de lluvia sobre el vidrio, se ha aprovechado para una aplicación útil. Un equipo liderado por A * STAR ha aclarado cómo la deshumectación puede ensamblar matrices de nanoestructuras 3-D para aplicaciones que incluyen la detección de una sola molécula.

Las películas de estado sólido recién aplicadas a dispositivos microelectrónicos a veces se separan a temperaturas mucho más bajas que los puntos de fusión típicos. debido a la alta energía en la interfaz entre la película y el sustrato. Este efecto de deshumectación es cada vez más problemático en las dimensiones de la película a nanoescala; sin embargo, también ha inspirado a los investigadores que buscan una manera fácil de producir sustratos con patrones.

Liangxing Lu del Instituto A * STAR de Computación de Alto Rendimiento y sus colaboradores demostraron recientemente que las películas de metal se pueden transformar en matrices de 'nanoapertura' (poros diminutos con dimensiones controlables de hasta 10 nanómetros) al realizar la deshumectación en plantillas de superficie que contienen 3 -D crestas y ondulaciones. Sin embargo, el equipo descubrió que las plantillas solo producían nanoaberturas a partir de películas metálicas de cierto grosor; de lo contrario, aparecieron características de nanodot al azar.

"Muchos factores influyen en el proceso de deshumectación, y también hay muchos tipos de estructuras de equilibrio, ", dice Lu." Encontrar las condiciones para determinadas morfologías es complejo y difícil ".

Para utilizar la deshumectación para otras formas de nanoestructura, Lu y sus colegas desarrollaron un algoritmo personalizado para simular la deshumectación en estado sólido. Su técnica calcula todos los nanopatrones posibles para una película de deshumectación en una plantilla y detecta la configuración de energía más baja. Luego, Los cálculos de difusión exponen cómo los movimientos entre nano-islas adyacentes reducen la energía libre total del sistema.

"Este modelo ignora la cinética detallada, y en su lugar analiza las vías de difusión de las morfologías de equilibrio en un sustrato dado, "explica Lu." Las únicas fuerzas impulsoras son las energías de superficie e interfaz, lo que simplifica el problema ".

A través de sus cálculos, los investigadores produjeron descripciones detalladas de la coalescencia de gotas dentro de plantillas en forma de hoyo, y rebordear en la parte superior de las plantillas de "mesa" en forma de mesa. Luego, generaron diagramas de fase que identificaron el posible comportamiento de deshumectación en plantillas de formas diferentes, pautas que resultaron útiles para los ensayos de fabricación.

Los colaboradores del Instituto de Ingeniería de Materiales e Investigación de A * STAR verificaron este enfoque analítico al recubrir plantillas de mesa alta de 100 nanómetros con películas de oro, y luego indujo la deshumectación calentando el sustrato. Con imágenes de microscopía electrónica, capturaron nanopatrones de oro que coincidían con sus simulaciones de fase, con una sola excepción:defectos, como los límites de grano, interrumpió los patrones naturales de deshumectación.

Lu cree que estos conocimientos fundamentales de fabricación podrían ayudar a optimizar las técnicas de deshumectación para interconexiones y rejillas metálicas, así como el crecimiento de morfologías especiales, como nanocables.