Forskere skaber nanostrukturer lavet af rent guld

Det er Nanoteknologiens De Vises Sten:ved at bruge et teknologisk trick, Det er lykkedes forskere ved TU Wien (Wien) at skabe nanostrukturer lavet af rent guld.

Ideen minder om de gamle alkymisters forsøg på at skabe guld ud fra værdiløse stoffer:Forskere fra TU Wien (Wien) har opdaget en ny måde at fremstille rene guld nanostrukturer ved hjælp af en additiv direkte-skrive litografiteknik. En elektronstråle bruges til at omdanne en organisk organisk forbindelse til rent guld. Denne nye teknik kan nu bruges til at skabe nanostrukturer, som er nødvendige til mange anvendelser inden for elektronik og sensorteknologi. Ligesom med en 3D-printer på nanoskalaen, næsten vilkårlige former kan skabes.

Den lange søgen efter den rigtige produktionsproces

"Guld er ikke kun et ædelt metal af enestående skønhed, men også et meget ønsket materiale til funktionelle nanostrukturer", siger professor Heinz Wanzenböck fra TU Wien. Især mønstrede guld-nanostrukturer er nøgleaktiverende strukturer i plasmoniske enheder, til biosensorer med immobiliserede antistoffer og som elektriske kontakter. I årtier har fremstillingen af ​​ren guld nanostrukturer på ikke-plane overflader samt af 3-dimensionelle guld nanostrukturer været flaskehalsen. Indtil nu, kun 2-dimensionelle guld nanostrukturer på plane overflader var opnåelige ved resist baseret litografi.

Den nye teknologi, udviklet på TU Wien, kan nu løse dette problem. Princippet er den lokale nedbrydning af en metalorganisk prækursor ved hjælp af den fokuserede elektronstråle fra et elektronmikroskop. Med ekstrem høj præcision, elektronstrålen kan nedbryde den organiske forbindelse på præcis den rigtige position, efterlader et 3D-spor af massivt guld.

Den sidste hindring var at få den rigtige materielle renhed, da den elektroninducerede nedbrydning af metalorganiske prækursorer typisk har givet metaller med høj kulstofforurening. Denne sidste flaskehals på vejen til specialdesignede, rene guld nanostrukturer er nu blevet overvundet som beskrevet i arbejdet med "Højt ledende og rene guld nanostrukturer dyrket ved elektronstråleinduceret aflejring" offentliggjort i Videnskabelige rapporter .

Mens konventionel guldaflejring normalt indeholder omkring 70 atomprocent kulstof og kun 30 atomprocent guld, den nye tilgang udviklet af en forskergruppe ledet af Dr. Heinz Wanzenboeck ved TU Wien har gjort det muligt at fremstille rene guldstrukturer ved in-situ tilsætning af et oxidationsmiddel under guldaflejringen. "Hele samfundet har arbejdet hårdt i de sidste 10 år for direkte at deponere rene guld nanostrukturer", siger Heinz Wanzenböck. Endelig, koncernens ekspertise inden for ingeniørvidenskab og kemiske reaktioner gav pote, og direkte deponering af rent guld lykkedes. "Det er lidt som at opdage den legendariske visesten, der bliver almindelig, uværdigt materiale til guld" jokede Wanzenboeck.

Denne aflejrede rene guldstruktur udviser ekstrem lav resistivitet nær den for bulkguld. Generelt, en FEBID guldstruktur har en resistivitet omkring 1-Ohm-cm, hvilket er omkring 1 million gange værre end resistiviteten af ​​reneste bulk guld. Imidlertid, denne specielt forbedrede FEBID-proces producerer en resistivitet på 8,8 mikro-Ohm-cm, hvilket kun er en faktor 4 væk fra bulk-resistiviteten af ​​reneste guld (2,4 mikro-Ohm-cm).

Forfatterne af papiret Dr. Mostafa Moonir Shawrav og Dipl.Ing. Philipp Taus udtalte, "Denne stærkt ledende og rene guldstruktur vil åbne en ny dør for nye nanoelektroniske enheder. F.eks. det vil være lettere at producere rene guldstrukturer til nanoantenner og biomolekyle-immobilisering, som vil ændre vores hverdag." Dr. Shawrav tilføjede "det er bemærkelsesværdigt, hvordan et almindeligt SEM (Scanning Electron Microscope) i dag kan deponere nanostrukturer sammenlignet med 20 år tilbage, da det var kun en karakteriseringsanordning". Og med rent guld direkte deponering tilgængelig nu, han forventer, at nanoenheder bliver deponeret direkte og brugt i mange forskellige applikationer til teknologisk revolution. Afsluttende, dette arbejde er et kæmpe spring fremad for 3D nano-printning af guldstrukturer, som vil være kernedelen af ​​nanoplasmonik og bioelektronik enheder.