Nuevo récord de nanoestructuras en condiciones ambientales

Un equipo de investigadores españoles acaba de batir un nuevo récord en la carrera para construir estructuras cada vez más pequeñas, que a su vez conducen a dispositivos electrónicos cada vez más diminutos. El grupo, liderado por Ricardo García, del Instituto de Microelectrónica de Madrid (CSIC), ha construido líneas y puntos de dos nanómetros de diámetro -un nanómetro es una millonésima de milímetro- que se repiten cada seis nanómetros, grabados sobre superficies de silicio. Pero lo peculiar es que están hechas a temperatura y presión ambientales, lo que aumenta el interés potencial de esta técnica para la industria. "Son las estructuras más pequeñas que hayan sido fabricadas a condiciones ambientales, mediante un proceso altamente reproducible y escalable", explica García.

El avance es un método de bajo coste para fabricar estructuras pequeñas

Los resultados aparecen en la portada del número de julio de la revista Nano Letters. La técnica nanolitográfica usada es un desarrollo del mismo grupo, y se basa en el uso del microscopio de fuerzas atómicas. A temperatura ambiente las superficies se encuentran en general recubiertas de moléculas de agua, simplemente debido al vapor de agua en el aire; hace unos años estos investigadores demostraron que cuando se acerca la punta de un microscopio de fuerzas a una superficie se forma un puente o menisco de moléculas de agua entre ambos objetos; dicho menisco puede usarse para dibujar patrones sobre el silicio, como si la punta del microscopio fuera la de un lápiz increíblemente fino.

El trabajo actual resulta de una mejora de esa técnica. En un intento por hacer patrones aún más pequeños que los dibujados con el agua, el grupo de García probó con meniscos de otros compuestos. El que ha dado mejor resultado es el octano. Así, los investigadores encierran el microscopio en una cámara que contiene vapores de octano, y cuando se crea el menisco aplican un campo eléctrico intenso. La electricidad rompe las moléculas de octano, que al volver a recomponerse forman cadenas más largas que las iniciales y caen sobre la superficie de silicio; esas montañas de octano constituyen las nanoestructuras. Es un proceso rápido: se tarda décimas de milisegundo en hacer una estructura.

Las nanoestructuras así construidas ocupan la mitad de las que anteriormente tenían el récord en condiciones ambientales, y son sólo tres veces más grandes de las que se cree que serían las más pequeñas estables al aire (el límite teórico está en estructuras de un nanómetro separadas entre sí dos nanómetros). Los investigadores demuestran además que esta técnica nanolitográfica "es compatible con procesos de fabricación en paralelo, es decir, métodos que permiten el procesado de muchas muestras de forma simultánea", dice García. "Esto es un requisito indispensable para encontrar aplicaciones industriales". El grupo ha creado un sello con muchas puntas de microscopio, de forma que puedan imprimirse sobre el silicio muchas estructuras a la vez.

"Lo importante es que tenemos un método de bajo coste para fabricar estructuras muy pequeñas, y que posee un control muy preciso sobre su geometría y disposición en una superficie de silicio", señala García. Una de las posibles aplicaciones serían sensores de reconocimiento molecular, un área en que también trabaja este grupo.