NANO-POTLOOD VAN BUCKYBUISJES BLIJFT ALTIJD SCHERP

Terwijl er druk gespeculeerd wordt over de ongekende mogelijkheden van de moleculaire elektronica, blijkt het helemaal nog niet zo simpel om nano-chips te maken met structuren die toch tientallen malen groter zijn. De meest veelbelovende methode maakt gebruik van de naald van een zogenaamde Atomic Force Microscope, waarmee niet alleen afbeeldingen van oppervlakken kunnen worden gemaakt maar ook met atomaire precisie materiaal kan worden verplaatst. Hoewel dat steevast tot spectaculaire plaatsjes leidt, is de toepasbaarheid vaak ver te zoeken. Chemici van Stanford University hebben zich er nu op toegelegd een aardig idee eens wat verder uit te werken (Applied Physics Letters, 14 september 1998).

Drie jaar geleden werd in Science (8 december 1995) met veel ophef een methode gepresenteerd om met behulp van een AFM-naald minuscule structuren aan te brengen op een siliciumoppervlak. Dat werd daartoe eerst bedekt met een laagje waterstof, waardoor het chemisch inert werd. Waar echter via de naald een negatieve spanning van een paar volt werd aangelegd, werd wél siliciumdioxie gevormd. Door de naald tegelijkertijd te bewegen, ontstonden er dunne lijntjes met een breedte van een paar nanometer. In de praktijk bleek de naald erg snel te slijten en was de schrijfsnelheid laag. Dat is het gevolg van de onvermijdelijke ruwheid van het te beschrijven oppervlak. Alleen door langzaam te bewegen kan bijvoorbeeld worden voorkomen dat de naald breekt wanneer deze ergens achter blijft hangen.

Beide problemen zijn nu in een klap opgelost door gebruik te maken van een koolstof buckybuisje. Die blijken niet alleen heel slijtvast - er kan uren mee worden geschreven zonder dat ze bot worden - maar ook zo sterk dat er heel snel mee kan worden geschreven. De buckybuisjes bleven zelfs heel wanneer er scherpe bochten werden genomen. Onveranderlijk werden er lijntjes van zo'n tien nanometer geproduceerd. En dat is veel kleiner dan de meest geavanceerde lithografische technieken op dit moment aankunnen. Tot nu toe hebben de onderzoekers uitsluitend vrij dikke koolstofbuisjes gebruikt, opgebouwd uit een aantal in elkaar geschoven dunnere buisjes. Daarom is de fabricage van nog veel smallere lijntjes in de toekomst zeker niet uitgesloten.