Des chercheurs ont mis au point une technique innovante de création de nanomatériaux. Ce sont des matériaux larges d'atomes seulement. Ils s'appuient sur les nanosciences pour permettre aux scientifiques de contrôler leur construction et leur comportement. La nouvelle technique de nanofabrication par faisceau d'électrons, ingénierie plasmonique, réalise un contrôle sans précédent à l'échelle quasi atomique de la structuration dans le silicium. Les structures construites à l'aide de cette approche produisent un réglage record des propriétés électro-optiques.

Dans cette recherche, les scientifiques ont utilisé l'ingénierie des plasmons pour contrôler les propriétés optiques et électroniques du silicium. La technique utilise la lithographie par faisceau d'électrons avec correction d'aberration. Ce processus consiste à utiliser un faisceau d'électrons pour modifier la surface d'un matériau. L'ingénierie des plasmons a permis aux chercheurs de modifier le matériau à une échelle proche de l'atome. L'utilisation de la lithographie "classique" permet d'appliquer un jour cette approche à des applications industrielles. Il profitera aux chercheurs travaillant sur les communications optiques, sentir, et l'informatique quantique.

La modélisation des matériaux à une résolution nanométrique unique permet aux scientifiques de concevoir avec précision des effets de confinement quantique. Les effets quantiques sont significatifs à ces échelles de longueur, et le contrôle des dimensions de la nanostructure permet un contrôle direct des propriétés électriques et optiques. Le silicium est de loin le matériau semi-conducteur le plus utilisé en électronique, et la capacité de fabriquer des dispositifs à base de silicone des plus petites dimensions pour l'ingénierie de nouveaux dispositifs est hautement souhaitable.

Des chercheurs du Brookhaven's Center for Functional Nanomaterials, une installation utilisatrice du ministère de l'Énergie, utilisé la lithographie par faisceau d'électrons à correction d'aberration combinée à une gravure ionique réactive sèche pour obtenir une structuration de caractéristiques de 1 nanomètre ainsi que l'ingénierie de plasmons de surface et de volume dans le silicium. La technique de nanofabrication employée ici produit des nanofils avec une rugosité de bord de ligne de 1 nanomètre. En outre, ce travail démontre l'ajustement de l'énergie plasmonique de volume de silicium de 1,2 électron volt à partir de la valeur globale, ce qui est dix fois plus élevé que les tentatives précédentes d'ingénierie plasmonique de volume utilisant des méthodes lithographiques.

L'étude est publiée dans Matériaux fonctionnels avancés .