Un groupe international de chercheurs de l'Université du Minnesota, Le Laboratoire national d'Argonne et l'Université nationale de Séoul ont découvert une technique révolutionnaire dans la fabrication de nanostructures qui a le potentiel de rendre les dispositifs électriques et optiques plus petits et meilleurs que jamais. Un surprenant outil low-tech de la bande Scotch Magic a fini par être l'une des clés de la découverte.

La recherche est publiée aujourd'hui dans Communication Nature , une revue internationale de recherche en ligne.

En combinant plusieurs techniques de nanofabrication standard, avec l'ajout final du ruban Scotch Magic, des chercheurs de l'Université du Minnesota ont créé des espaces extrêmement minces à travers une couche de métal et ont modelé ces minuscules espaces sur toute la surface d'une plaquette de silicium de quatre pouces. Les plus petits écarts n'avaient qu'un nanomètre de large, beaucoup plus petit que ce que la plupart des chercheurs ont pu réaliser. En outre, les largeurs des lacunes pourraient être contrôlées au niveau atomique. Ce travail fournit la base pour produire de nouvelles et meilleures nanostructures qui sont au cœur des dispositifs électroniques et optiques avancés.

L'une des utilisations potentielles des espaces à l'échelle nanométrique dans les couches métalliques est de presser la lumière dans des espaces beaucoup plus petits qu'il n'est autrement possible. Collaborateurs à l'Université nationale de Séoul, dirigé par le professeur Dai-Sik Kim, et Laboratoire National d'Argonne, dirigé par le Dr Matthew Pelton, a montré que la lumière pouvait facilement être pressée à travers ces interstices, même si les écarts sont des centaines voire des milliers de fois plus petits que la longueur d'onde de la lumière utilisée. Les chercheurs sont très intéressés à forcer la lumière dans de petits espaces car c'est un moyen d'augmenter l'intensité de la lumière. Les collaborateurs ont découvert que l'intensité à l'intérieur des interstices est augmentée jusqu'à 600 millions de fois.

« Notre technologie, appelée lithographie par couche atomique, a le potentiel de créer des capteurs ultra-petits avec une sensibilité accrue et de permettre également de nouvelles expériences passionnantes à l'échelle nanométrique comme nous n'avons jamais pu le faire auparavant, " dit Sang-Hyun Oh, l'un des principaux chercheurs de l'étude et professeur de génie électrique et informatique au Collège des sciences et de l'ingénierie de l'Université du Minnesota. "Cette recherche fournit également la base d'études futures visant à améliorer les dispositifs électroniques et photoniques."

L'un des résultats les plus surprenants de la recherche est que la bande Scotch Magic a été l'une des clés de la découverte. La gravure d'espaces d'un nanomètre de large dans les métaux n'est pas possible avec les outils existants. Au lieu, les chercheurs de l'équipe d'Oh ont construit les nano-espaces en superposant des films minces à l'échelle atomique sur les côtés des motifs métalliques, puis en recouvrant la structure d'une autre couche métallique. Aucun outil de modelage coûteux n'a été nécessaire pour former les espaces de cette façon, mais il était difficile d'enlever les métaux en excès sur le dessus et d'exposer les minuscules lacunes. Au cours d'une lutte frustrante pour essayer de trouver un moyen d'enlever les films métalliques, Doctorat de l'Université du Minnesota étudiant et auteur principal de l'étude Xiaoshu Chen a découvert qu'en utilisant un simple ruban Scotch Magic, les métaux en excès pourraient être facilement éliminés.

"Le scotch fonctionne bien, ce qui était inattendu, " a déclaré Oh. "Notre technique est si simple mais peut créer des espaces uniformes et ultra-petits comme nous n'avons jamais pu le faire auparavant. Nous espérons qu'il sera rapidement repris par de nombreux chercheurs."