Onderzoekers hebben een innovatieve techniek ontwikkeld om nanomaterialen te maken. Dit zijn materialen die alleen atomen breed zijn. Ze putten uit nanowetenschap om wetenschappers in staat te stellen hun constructie en gedrag te beheersen. De nieuwe nanofabricagetechniek met elektronenstralen, plasmontechniek, bereikt ongekende controle op bijna atomaire schaal van patronen in silicium. Structuren die met deze benadering zijn gebouwd, produceren een recordafstemming van elektro-optische eigenschappen.

In dit onderzoek, wetenschappers gebruikten plasmon-engineering om de optische en elektronische eigenschappen van silicium te regelen. De techniek maakt gebruik van aberratie-gecorrigeerde elektronenbundellithografie. Dit proces omvat het gebruik van een elektronenstraal om het oppervlak van een materiaal te wijzigen. Dankzij Plasmon-engineering konden onderzoekers materiaal op bijna atomaire schaal wijzigen. Het gebruik van "conventionele" lithografie betekent dat deze benadering ooit zou kunnen worden toegepast op industriële toepassingen. Het zal ten goede komen aan onderzoekers die werken aan optische communicatie, voelen, en kwantumcomputers.

Door materialen met een resolutie van één nanometer te modelleren, kunnen wetenschappers nauwkeurig kwantumbeperkingseffecten ontwikkelen. Kwantumeffecten zijn significant op deze lengteschalen, en het regelen van de afmetingen van de nanostructuur biedt directe controle over elektrische en optische eigenschappen. Silicium is verreweg het meest gebruikte halfgeleidermateriaal in de elektronica, en de mogelijkheid om op siliconen gebaseerde apparaten van de kleinste afmetingen te fabriceren voor nieuwe apparaatengineering is zeer wenselijk.

Onderzoekers van Brookhaven's Centre for Functional Nanomaterials, een Department of Energy gebruikersfaciliteit, gebruikte aberratie-gecorrigeerde elektronenstraallithografie gecombineerd met droog reactief ionenetsen om patroonvorming van 1 nanometer-kenmerken te bereiken, evenals oppervlakte- en volumeplasmon-engineering in silicium. De nanofabricagetechniek die hier wordt gebruikt, produceert nanodraden met een lijnrandruwheid van 1 nanometer. In aanvulling, dit werk demonstreert afstemming van de siliciumvolume-plasmonenergie met 1,2 elektronvolt van de bulkwaarde, wat tien keer hoger is dan eerdere pogingen van volumeplasmon-engineering met behulp van lithografische methoden.

De studie is gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialen .