Ny metode til at producere små revner i elektroder kan betyde et stort løft for nanoelektronikken

Den næste generation af elektronik, samt ultrafølsom medicinsk diagnostik, kunne afhænge af revner i næsten atomær skala - eller nanogaps - i elektroder. Nu, forskere ved Sveriges KTH Royal Institute of Technology har udviklet en metode, der kan bane vejen for masseproduktion af nanogap-elektroder.

Forskerne på KTH har publiceret en skalerbar metode, der bruger nanocracks til at skabe nanogaps, der kun er et par atomlag brede.

Valentin Dubois, en forsker ved KTH's Institut for Mikro- og Nanosystemer, siger, at den nye metode forbedrer etablerede teknikker til at opnå huller i ledende materialer - i dette tilfælde, titaniumnitrid (TiN).

"Ved at bruge vores metode, vi behøver ikke at mønstre materialet direkte for at definere nanogaperne, " siger Dubois. "I stedet, de opstår automatisk, når visse kriterier er opfyldt. Det, vi skal gøre, er at skabe et mønster omkring det område, hvor hullerne skal være. Dette mønster i materialestrukturen er væsentligt større end hullerne, og dermed nem at skabe."

Metoden, udviklet af Dubois og hans forskningspartnere, Frank Niklaus og Göran Stemme, giver mulighed for masseproduktion af nanogap-arrays med individuelt definerede spaltebredder, han siger.

Hvad mere er, for første gang, en metode er blevet offentliggjort, der præcist forudsiger revnernes karakteristika. Dubois siger, at dette gør det muligt for en fra starten at bestemme, hvad parametrene for nanogaps vil være, fra 100 nm ned til under 2 nm (mindre end ti atomlag) bred.

Disse nanometerstore revner i materiale med elektrisk ledningsevne kan bruges til at studere molekylers grundlæggende elektriske egenskaber, og hvordan molekyler interagerer med lys.

"Evnen til at skabe nanogaps på en pålidelig og skalerbar måde vil lette fundamentale fremskridt inden for molekylær detektion, plasmonik, og nanoelektronik, " siger Dubois.

Nanogaps kunne muliggøre nye typer mikroprocessorer og muliggøre en hel række biosensorer. I medicinsk diagnostik, for eksempel, nanogaps kan forbedre påvisningen af ​​molekyler, der er markører for sygdomme. Et lys kan skinne ind i hullerne i et materiale, at forstærke det elektromagnetiske felt inden i og tillade individuelle signaler fra et biomarkørmolekyle fanget i hullerne at skille sig ud. Tilstedeværelsen af ​​et sådant molekyle vil blive indikeret ved en ændring i spredningen af ​​lys.

Nanogaps kan også bruges med mikroprocessorer, gør dem i stand til at blive mindre og hurtigere, og forbedring af enhedernes energieffektivitet og hukommelseskapacitet, siger Dubois.

Også, til medicinske formål, nanogaps kan bruges som komponenter i biosensorer, såsom dem, der bruges til DNA-sekventering, han siger.

"Anvendelser som disse er traditionelt inden for sundhedspleje og medicinsk forskning, men også for såkaldt bærbar elektronik, såsom tøj med integreret elektronik, " han siger.