Nanostructure en or. Crédit :Université de technologie de Vienne
C'est la pierre philosophale de la nanotechnologie :à l'aide d'une astuce technologique, des scientifiques de la TU Wien (Vienne) ont réussi à créer des nanostructures en or pur.
L'idée rappelle les tentatives des anciens alchimistes pour créer de l'or à partir de substances sans valeur :des chercheurs de la TU Wien (Vienne) ont découvert une nouvelle façon de fabriquer des nanostructures d'or pur en utilisant une technique de lithographie à écriture directe additive. Un faisceau d'électrons est utilisé pour transformer un composé organique aurifère en or pur. Cette nouvelle technique peut maintenant être utilisée pour créer des nanostructures, qui sont nécessaires pour de nombreuses applications dans l'électronique et la technologie des capteurs. Tout comme avec une imprimante 3D à l'échelle nanométrique, des formes presque arbitraires peuvent être créées.
La longue recherche du bon processus de production
"L'or n'est pas seulement un métal noble d'une beauté exceptionnelle, mais aussi un matériau très recherché pour les nanostructures fonctionnelles", déclare le professeur Heinz Wanzenböck de la TU Wien. Les nanostructures d'or particulièrement modelées sont des structures habilitantes clés dans les dispositifs plasmoniques, pour les biocapteurs avec des anticorps immobilisés et comme contacts électriques. Pendant des décennies, la fabrication de nanostructures d'or pur sur des surfaces non planes ainsi que de nanostructures d'or tridimensionnelles a été le goulot d'étranglement. Jusqu'à maintenant, seules des nanostructures d'or bidimensionnelles sur des surfaces planes étaient réalisables par lithographie à base de résine.
Un composé organique aurifère (de gauche à droite), eau (à partir de la droite), et un faisceau d'électrons (par le haut). Crédit :Université de technologie de Vienne
La nouvelle technologie, développé à la TU Wien, peut maintenant résoudre ce problème. Le principe est la décomposition locale d'un précurseur organométallique par le faisceau d'électrons focalisé d'un microscope électronique. Avec une précision extrêmement élevée, le faisceau d'électrons peut décomposer le composé organique exactement à la bonne position, laissant derrière lui une trace 3D d'or massif.
Le dernier obstacle était d'obtenir la pureté matérielle correcte, car la décomposition induite par les électrons des précurseurs organométalliques a généralement produit des métaux avec des contaminations élevées en carbone. Ce dernier goulot d'étranglement sur la route du sur-mesure, nanostructures d'or pur a maintenant été surmonté comme décrit dans l'ouvrage sur les « nanostructures d'or hautement conductrices et pures développées par dépôt induit par faisceau d'électrons » publié dans Rapports scientifiques .
Alors que les dépôts d'or conventionnels contiennent généralement environ 70 % atomiques de carbone et seulement 30 % atomiques d'or, la nouvelle approche développée par un groupe de recherche dirigé par le Dr Heinz Wanzenboeck à TU Wien a permis de fabriquer des structures en or pur par l'ajout in situ d'un agent oxydant pendant le dépôt d'or. "L'ensemble de la communauté travaille d'arrache-pied depuis 10 ans pour déposer directement des nanostructures d'or pur", dit Heinz Wanzenböck. Enfin, l'expertise du groupe en ingénierie et en réactions chimiques a porté ses fruits et le dépôt direct d'or pur a été couronné de succès. "C'est un peu comme découvrir la légendaire pierre philosophale qui devient commune, matière ignoble en or", a plaisanté Wanzenboeck.
Cette structure d'or pur déposé présente une résistivité extrêmement faible proche de celle de l'or massif. Généralement, une structure en or FEBID a une résistivité d'environ 1 ohm-cm, ce qui est environ 1 million de fois pire que la résistivité de l'or en vrac le plus pur. Cependant, ce procédé FEBID spécialement amélioré produit une résistivité de 8,8 micro-Ohm-cm qui n'est qu'un facteur 4 de la résistivité en vrac de l'or le plus pur (2,4 micro-Ohm-cm).
Les auteurs de l'article Dr. Mostafa Moonir Shawrav et Dipl.Ing. Philipp Taus a déclaré, "Cette structure en or pur et hautement conducteur ouvrira une nouvelle porte pour de nouveaux dispositifs nanoélectroniques. Par exemple, il sera plus facile de produire des structures en or pur pour les nanoantennes et l'immobilisation de biomolécules qui changeront notre vie quotidienne". n'était qu'un dispositif de caractérisation". Et avec le dépôt direct d'or pur disponible maintenant, il s'attend à ce que les nanodispositifs soient déposés directement et utilisés dans de nombreuses applications différentes pour la révolution technologique. Final, ce travail est un pas de géant pour la nano-impression 3D de structures en or qui seront au cœur des dispositifs nanoplasmoniques et bioélectroniques.
