Het begint met één 3D-structuur met acht vlakken, een octaëder. Dit herhaalt zich tot kleinere octaëders:625 na slechts vier stappen. Op elke hoek van een nieuwe octaëder, een opeenvolgende octaëder wordt gevormd. Een werkelijk fascinerend 3D fractal 'gebouw' wordt gevormd op micro- en nanoschaal. Het kan worden gebruikt voor hoogwaardige filtering, bijvoorbeeld. Wetenschappers van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente presenteren deze structuren in de Journal of Micromechanica and Microengineering (JMM).

Een fractal is een geometrische structuur die zich tot in het oneindige kan herhalen. Inzoomen op een fragment ervan, de oorspronkelijke structuur wordt weer zichtbaar. Een groot voordeel van een 3D fractal is dat het effectieve oppervlak bij elke volgende stap groter wordt. Kijkend naar de octaëders, na vier stappen is de uiteindelijke structuur niet veel groter dan de oorspronkelijke octaëder, maar het effectieve oppervlak is vermenigvuldigd met 6,5. De kleinste octaëders zijn 300 nanometer groot, met op elke hoek een nanoporie van 100 nanometer. Met 625 van deze nanoporiën op een beperkt oppervlak, er ontstaat een zeer effectieve vijler met een lage stromingsweerstand. De Nederlandse wetenschappers experimenteren ook met het vangen van levende cellen binnen deze octaëdrische, om de interactie tussen de cellen te kunnen bestuderen. Verder interessant onderzoek is gerelateerd aan het sturen van licht door de octaëderstructuur:hoe zal het interageren?

Hoeklithografie

Om de herhaalde 3D-structuur te kunnen maken, de wetenschappers ontwikkelden een techniek die 'hoeklithografie' wordt genoemd. Aanvankelijk, een piramidevorm is in silicium geëtst. De volgende stap is het aanbrengen van een laag siliciumnitride op de piramide. Na deze vervolgens te hebben verwijderd, een klein beetje nitride blijft in de hoek van de piramide, functioneren als een 'stop'. Wanneer deze wordt verwijderd, het silicium eronder is geëtst door het kleine gaatje. automatisch, een structuur wordt gevormd langs het siliciumkristalvlak. Dit is de eerste octaëder, gevormd door 'automatische uitlijning'. Het proces wordt herhaald met een nieuwe laag siliciumnitride. De grootte van de nieuwe octaëders wordt bepaald door de etsperiode. In dit geval, elke octaëder in de volgende stap is half zo groot als de vorige. Het voordeel van hoeklithografie is de relatieve eenvoud. Er is geen geavanceerde technologie nodig om elke individuele nanoporie te creëren. Integendeel:in slechts vier stappen duizenden fractals, elk met 625 kleine gaatjes kunnen op een wafel worden verwerkt, parallel. Meer dan vier stappen is ook mogelijk, maar dit stelt hogere eisen aan het etsproces.

Het onderzoek is uitgevoerd in de groep Transducers Science and Technology, dat onderdeel is van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente.