Gouden nanodeeltjes in glas vormen 3D computerchip

Een techniek om met behulp van laserlicht nanodeeltjes van goud te maken in een blokje glas, maakt het eenvoudiger om in drie dimensies elektronische schakelingen op te bouwen. Daarmee zou de volgende generatie computerchips weer sneller kunnen worden. De techniek zou zelfs geschikt zijn om informatie in drie dimensies op te slaan (Angewandte Chemie International Edition, 30 april).

Om snel te kunnen rekenen moeten de afstanden tussen de componenten op een chip zo klein mogelijk zijn. Naarmate het aantal daarvan echter toeneemt, wordt dat steeds moeilijker. Een mogelijke oplossing is dan de schakelingen boven elkaar te plaatsen, maar het is een ingewikkeld en vooral kostbaar proces om dat met conventionele technieken voor elkaar te krijgen: feitelijk moet zo'n 3D-chip laag voor laag worden opgebouwd.

Samen met Chinese en Japanse collega's ontwikkelde Jianrong Qiu van het Shanghai Institute of Optics een snellere methode. Ze gingen uit van een blokje glas waaraan in lage concentratie goudoxide was toegevoegd. Door de goudatomen met korte laserpulsen te bestoken, worden deze losgemaakt uit het oxide, waarna ze bij een temperatuur van zo'n 550 graden Celsius samenklonteren tot deeltjes van een paar nanometer groot. Aangezien de laser op elk willekeurig punt in het blokje glas kan worden gefocust, is het mogelijk om allerlei ingewikkelde patronen in het glas te schrijven. Om hun techniek te illustreren hebben de onderzoekers plaatjes in het glas aangebracht, door net als bij een krantenfoto stipjes dicht of minder dicht op elkaar te zetten.

Door de intensiteit en diameter van de laserbundel te variëren kan de plaats en de grootte van de deeltjes uiterst nauwkeurig worden bepaald. Een groot voordeel is verder dat de gouddeeltjes weer oplossen wanneer ze bij een andere golflengte worden belicht. Dat maakt deze techniek ook geschikt om informatie in drie dimensies weg te schrijven en weer te wissen.

De volgende stap is nu om daadwerkelijk in de praktijk aan te tonen dat het mogelijk is geleidende elektronische verbindingen te maken. In principe hoeft daarvoor alleen de beginconcentratie van het goud in het glas te worden verhoogd, zodat de gevormde nanodeeltjes wat makkelijker contact met elkaar maken.