Structure fractale après quatre étapes.
Cela commence par une structure 3D avec huit plans, un octaèdre. Cela se répète en octaèdres plus petits :625 après seulement quatre étapes. A chaque coin d'un nouvel octaèdre, un octaèdre successif est formé. Un «bâtiment» fractal 3D vraiment fascinant est formé à l'échelle micro et nano. Il peut être utilisé pour un filtrage haute performance, par exemple. Les scientifiques du MESA+ Institute for Nanotechnology de l'Université de Twente aux Pays-Bas présentent ces structures dans le Journal de micromécanique et de micro-ingénierie (JMM).
Une fractale est une structure géométrique qui peut se répéter vers l'infini. Zoom sur un fragment de celui-ci, la structure d'origine redevient visible. Un avantage majeur d'une fractale 3D est que la surface effective augmente à chaque étape suivante. En regardant les octaèdres, après quatre étapes, la structure finale n'est pas beaucoup plus grande que l'octaèdre d'origine, mais la surface effective a été multipliée par 6,5. Les plus petits octaèdres mesurent 300 nanomètres, avec à chaque coin un nano pore de 100 nanomètres. Disposant de 625 de ces nano pores sur une surface limitée, un filtre très efficace avec une faible résistance à l'écoulement est formé. Les scientifiques néerlandais expérimentent également la capture de cellules vivantes dans ces octaèdres, pouvoir étudier l'interaction entre les cellules. D'autres recherches intéressantes sont liées à l'envoi de lumière à travers la structure de l'octaèdre :comment interagira-t-elle ?
Plaquette avec de nombreuses fractales.
Lithographie d'angle
Pour pouvoir créer la structure 3D répétée, les scientifiques ont développé une technique appelée « lithographie d'angle ». En premier, une forme pyramidale est gravée dans le silicium. L'étape suivante consiste à appliquer une couche de nitrure de silicium sur la pyramide. Après l'avoir retiré par la suite, un tout petit peu de nitrure reste dans le coin de la pyramide, fonctionnant comme un « arrêt ». Lorsque cela est supprimé, le silicium en dessous est gravé à travers le petit trou. Automatiquement, une structure est formée le long du plan du cristal de silicium. C'est le premier octaèdre, formé par « l'alignement automatique ». Le processus est répété avec une nouvelle couche de nitrure de silicium. La taille des nouveaux octaèdres est déterminée par la période de gravure. Dans ce cas, chaque octaèdre de l'étape suivante est la moitié de la taille du précédent. L'avantage de la lithographie d'angle est sa relative simplicité. Aucune technologie de pointe n'est nécessaire pour créer chaque nanopore individuel. Au contraire :en seulement quatre étapes des milliers de fractales, chacun ayant 625 petits trous peut être traité sur une plaquette, en parallèle. Plus de quatre étapes est également possible, mais cela impose des exigences plus élevées sur le processus de gravure.
Coins avec nano pores.
La recherche a été effectuée dans le groupe Transducers Science and Technology, qui fait partie de l'Institut MESA + de nanotechnologie de l'Université de Twente.
