La méthode de Wiesner utilise des copolymères séquencés pour créer des modèles poreux dans lesquels un nouveau matériau peut s'écouler et cristalliser. Un polymère est constitué de molécules organiques qui se lient en longues chaînes pour former un solide. Un copolymère séquencé est fabriqué en joignant deux molécules différentes à leurs extrémités. Lorsqu'ils s'enchaînent et sont mélangés à des oxydes métalliques, l'un forme un motif à l'échelle nanométrique de formes géométriques répétitives, tandis que l'autre remplit l'espace entre les deux. La combustion du polymère laisse une nanostructure d'oxyde métallique poreuse qui peut servir de modèle.

L'équipe de Wiesner a créé un modèle avec des pores hexagonaux sur un substrat monocristallin de silicium et déposé des films de silicium amorphe ou de siliciure de nickel dessus. En collaboration avec Mike Thompson, professeur agrégé de science et ingénierie des matériaux, ils ont ensuite chauffé la surface du silicium avec des impulsions laser très courtes (nanosecondes). Cela fait fondre la couche nouvellement déposée et les quelques microns supérieurs (millionièmes de mètre) du substrat de silicium. Après seulement quelques dizaines de nanosecondes, le silicium fondu recristallise avec le substrat de silicium monocristallin agissant comme un germe de cristal pour déclencher la cristallisation dans le matériau déposé au-dessus de lui, amenant ce cristal à s'aligner épitaxialement avec la graine.

Le modèle est dissous, laissant un réseau de piliers hexagonaux d'environ 30 nm de diamètre. L'équipe a réalisé des films nanostructurés poreux jusqu'à 100 nm d'épaisseur avec d'autres formes complexes. Dans des travaux antérieurs, Wiesner a créé des réseaux de cylindres, Avions, sphères et « gyroïdes » complexes en faisant varier la composition des copolymères.

D'autres matériaux pourraient être déposés, les chercheurs ont dit. Le but ici, ils ont dit, était de démontrer la formation d'un film avec le même matériau que le substrat (officiellement appelé homoépitaxie) et avec un matériau différent (hétéroépitaxie).

Dans une autre expérience de preuve de concept, les chercheurs ont montré que le film mince structuré pouvait être disposé en motifs à l'échelle du micron, comme cela pourrait être nécessaire dans la conception d'un circuit électronique, en posant un masque sur la surface avant d'appliquer le chauffage laser.

"Nous sommes essentiellement arrivés au Saint Graal, " a déclaré Wiesner. " Ce n'est pas seulement un monocristal nanostructuré, mais il a une relation épitaxiale avec le substrat. Il n'y a pas de meilleur contrôle."