Een onderzoeksteam van de Clarkson University meldt een interessante conclusie die grote gevolgen kan hebben voor de toekomst van nanofabricage. Hun analyse voor een model van het proces van willekeurige sequentiële adsorptie (RSA) toont aan dat zelfs een kleine onnauwkeurigheid in de positie van de landingsplaatsen van het rooster de dichtheid van de permanent gevormde afzetting dramatisch kan beïnvloeden.

Met de komst van nanotechnologie, niet alleen kunnen we kleine deeltjes afzetten, maar de doeloppervlakken of -substraten kunnen worden aangepast om de resulterende structuren te regelen.

Dit artikel gaat in op de precisie die moet bestaan ​​in het patroon van het doeloppervlak, om een ​​hoge perfectie en een hoge dekking in het patroon van afgezette deeltjes te bereiken. Om dit te doen, het vergelijkt RSA op drie soorten oppervlakken:een continu (niet-patroon) rooster, een nauwkeurig gevormd oppervlak, en een oppervlak met kleine onnauwkeurigheden in het patroon. De onderzoekers vinden dat zeer kleine onnauwkeurigheden RSA kunnen laten verlopen alsof het oppervlak continu is. Het gevolg is dat het depositieproces minder efficiënt is, en de uiteindelijke dekking is veel lager. In het proces van RSA, een continu oppervlak wordt langzaam bedekt met een groter deel van het gebied dat onbedekt blijft dan een oppervlak met een nauwkeurig roosterpatroon. In het verleden, toen oppervlakken waarop microscopisch kleine deeltjes waren afgezet van nature vlak (continu) waren of een roosterstructuur hadden, het belang van kleine onnauwkeurigheden was niet erkend.

De onderzoekers lichten hun analyse deze week toe in de Tijdschrift voor Chemische Fysica .

Vladimir Privman van de Clarkson University is sinds 2007 betrokken bij het bestuderen van aspecten van dergelijke systemen; maar deze studie, uitgevoerd met afgestudeerde student Han Yan, was de eerste die de onnauwkeurigheid in de lokalisatie van de oppervlakteroosterplaats in overweging nam, in plaats van in de uniformiteit van de deeltjesgrootte.

Aanvankelijk gesuggereerd door computermodellering, hun resultaten werden later afgeleid door overwegingen van analytische modellen die nieuw zijn voor het onderzoeksgebied van RSA.

"De grootste moeilijkheid was het begrijpen en accepteren van de eerste numerieke bevinding die resultaten suggereerde die contra-intuïtief leken, " legde Privman uit. "Eenmaal geaccepteerd, konden we de eerste bevindingen bevestigen, evenals generaliseren en systematiseren ze door analytische argumenten."

Voorgevormde substraten zijn bestudeerd voor toepassingen variërend van elektronica tot optica, naar sensoren, en aan gerichte kristalgroei. De gerapporteerde resultaten suggereren dat inspanningen voor nauwkeurige vaste positionering en objectgrootte bij nanoproductie contraproductief kunnen zijn als ze worden gedaan als onderdeel van het vormen van structuren door RSA, onder praktisch onomkeerbare omstandigheden. Een zekere mate van ontspanning, om objecten te laten "wiebelen" in overeenkomende posities, kan zelfs effectiever zijn in het verbeteren van zowel de dichtheid als de snelheid van vorming van de gewenste dichte structuren, aldus Privman.

Dit werk heeft implicaties die het team zich voorbereidt om te verkennen.

"Nu we ons hebben gerealiseerd dat niet alleen de niet-uniformiteit van deeltjes, maar ook onnauwkeurigheid van substraatpatronen heeft substantiële effecten op de dynamiek van het RSA-proces, we zullen beginnen met het bestuderen van verschillende systemen en patroonvormende geometrieën, verder gaan dan ons oorspronkelijke model, ' zei Privman.