Structuren die misschien wel de kleinste schroeven ter wereld zijn, zijn gefabriceerd door onderzoekers van Agency for Science, Technologie en Onderzoek (A*STAR), Singapore.

De opgerolde draad op een schroef behoort tot de 'chirale' structuren waarvan het spiegelbeeld afwijkt van het origineel. Wanneer teruggebracht tot de nanometerschaal, deze structuren kunnen een belangrijke rol spelen in nanosensortechnologie. Echter, het maken van een schroef uit een rechte draad is geen geringe taak, zelfs in de macroscopische wereld. Om het op nanoschaal te maken, werden eerder bottom-up-methoden gebruikt die de structuur in een gas of oplossing laten groeien of assembleren. Maar zulke benaderingen kunnen ingewikkeld zijn, traag en duur.

Jun Wei van het Singapore Institute of Manufacturing Technology van A*STAR en medewerkers van het A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, Nanyang Technological University en Nanjing Tech University in China, ontwikkelde een eenvoudigere methode die etstechnieken gebruikt om een ​​rechte nanodraad om te zetten in een schroef.

Het team heeft zilveren nanodraden van 10 micrometer gemaakt, 80 nanometer in diameter en met vijf zijden. De structuren werden bevestigd aan een siliciumsubstraat en vervolgens gedurende 20 minuten bij 80 graden Celsius in een oplossing van zilvernitride in ethyleenglycol geplaatst. Het monster werd vervolgens schoongespoeld en het proces werd vijf keer herhaald.

Toen de resulterende draden werden afgebeeld met behulp van een scanning transmissie-elektronenmicroscoop, observeerde het team gladde randen en groeven die deden denken aan schroefdraad. interessant, een dergelijke structuur was niet duidelijk wanneer een ets in één stap werd gebruikt.

Etsen werkt meestal langs specifieke kristallografische richtingen, wat leidt tot symmetrische structuren, dus het team wilde weten hoe equivalente kristalfacetten op een anisotrope manier konden worden geëtst. Ze stellen voor dat deze ongebruikelijke etsmodus zou kunnen beginnen met het creëren van putjes op de grenzen tussen de vijf kristallografische gebieden die deel uitmaken van de vijfhoekige nanodraad. Deze kuilen komen onder een hoek samen, gedreven door de neiging om de oppervlakte-energie te minimaliseren, en zo ribbels en groeven creëren die rond de nanodraad draaien.

"Dit selectief etsen wordt aangedreven door een snellere etssnelheid op sommige defectlocaties op de zilveren nanodraad, "zegt Wei. "Dus, we kunnen een reguliere structuur omzetten in een niet-symmetrische structuur."

Dergelijke chirale nanostructuren hebben een veel groter oppervlak dan een rechte nanodraad van vergelijkbare grootte. Dit maakt ze potentieel nuttig voor detectietoepassingen. "We hopen vervolgens de nanoschroeven te gebruiken bij de fabricage van sensoren en transparante geleiders, ' zegt Wei.

De bij A*STAR aangesloten onderzoekers die aan dit onderzoek bijdragen, zijn afkomstig van het Singapore Institute of Manufacturing Technology en het Institute of Materials Research and Engineering.