De volgende generatie elektronica, evenals ultragevoelige medische diagnostiek, zou kunnen afhangen van scheuren op bijna atomaire schaal - of nanogaps - in elektroden. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van het Zweedse KTH Royal Institute of Technology hebben een methode ontwikkeld die de weg zou kunnen effenen voor massaproductie van nanogap-elektroden.

De onderzoekers van KTH hebben een schaalbare methode gepubliceerd die nanocracks gebruikt om nanogaps te creëren die slechts enkele atoomlagen breed zijn.

Valentin Dubois, een onderzoeker bij KTH's Department of Micro and Nanosystems, zegt dat de nieuwe methode een verbetering is van gevestigde technieken om gaten in geleidende materialen te bereiken - in dit geval titaannitride (TiN).

"Met onze methode we hoeven het materiaal niet direct te modelleren om de nanogaps te definiëren, " zegt Dubois. "In plaats daarvan, ze ontstaan ​​automatisch zodra aan bepaalde criteria is voldaan. Wat we moeten doen is een patroon maken rond het gebied waar de gaten zouden moeten zijn. Dit patroon in de materiaalstructuur is aanzienlijk groter dan de gaten, en dus eenvoudig te maken."

De methode, ontwikkeld door Dubois en zijn onderzoekspartners, Frank Niklaus en Göran Stemme, maakt massaproductie van nanogap-arrays met individueel gedefinieerde spleetbreedtes mogelijk, hij zegt.

Bovendien, Voor de eerste keer, er is een methode gepubliceerd die de kenmerken van de scheuren nauwkeurig voorspelt. Dubois zegt dat dit ons in staat stelt om vanaf het begin te bepalen wat de parameters van de nanogaps zullen zijn, van 100 nm tot minder dan 2 nm (minder dan tien atoomlagen) breed.

Deze scheuren van nanometerformaat in materiaal met elektrische geleidbaarheid kunnen worden gebruikt om de elektrische basiseigenschappen van moleculen te bestuderen. en hoe moleculen interageren met licht.

"Het vermogen om nanogaps op een betrouwbare en schaalbare manier te creëren, zal fundamentele vooruitgang in moleculaire detectie mogelijk maken, plasmonica, en nano-elektronica, ', zegt Dubois.

Nanogaps zou nieuwe soorten microprocessors mogelijk kunnen maken en een hele reeks biosensoren mogelijk maken. In de medische diagnostiek, bijvoorbeeld, nanogaps kan de detectie verbeteren van moleculen die markers zijn voor ziekten. Een licht kan in de gaten van een materiaal schijnen, het versterken van het elektromagnetische veld binnenin en het mogelijk maken van individuele signalen van een biomarkermolecuul dat in de gaten is gevangen om op te vallen. De aanwezigheid van zo'n molecuul zou worden aangegeven door een verandering in de verstrooiing van licht.

Nanogaps kunnen ook worden gebruikt met microprocessors, waardoor ze kleiner en sneller worden, en het verbeteren van de energie-efficiëntie en geheugencapaciteit van apparaten, zegt Dubois.

Ook, voor medische doeleinden, nanogaps kunnen worden gebruikt als componenten van biosensoren, zoals die worden gebruikt voor DNA-sequencing, hij zegt.

"Toepassingen als deze zijn traditioneel in de gezondheidszorg en medisch onderzoek, maar ook voor zogenaamde wearable electronics, zoals kleding met geïntegreerde elektronica, " hij zegt.