Primi passi per costruire strutture nanoscopiche

Tra le applicazioni possibili, vi sono la realizzazione di membrane nanoporose o di strutture a qubit per computer quantistici

L'antico sogno di realizzare strutture tridimensionali con una precisione atomica in un ambiente artificiale potrebbe non essere così lontano dalla realtà secondo quanto annunciato da John Randall, vice presidente di Zyvex Labs, una società che ha sede a Richardson, in Texas, nel corso del AVS 57th International Symposium & Exhibition, in corso ad Albuquerque, nel New Mexico.

I ricercatori di questa società privata hanno infatti dimostrato un processo che sfrutta la tecnica di microscopia a scansione a effetto tunnel per rimuovere uno alla volta gli atomi di idrogeno dalla superficie di un campione di silicio e, contemporaneamente, per aggiungere strati di di silicio solo nelle zone precedentemente liberate.

Finora la velocità del processo non ha superato i 50 atomi al secondo, ma Randall spera che con l'esperienza e con l'innovazione si possa arrivare a risultati notevolmente superiori.

"Esistono diverse possibilità per ottenere dei miglioramenti uno dei quali consiste nel procedere lungo direzioni parallele diverse”, ha spiegato il ricercatore. "Un incremento di un fattore mille nella velocità potrebbe presto essere alla nostra portata.”

Il processo Zyvex viene attualmente utilizzato solo su superfici di silicio che sono tipicamente rivestite da atomi d'idrogeno che si legano agli atomi esposti all'aria. Il processo avviene in due passi: nel primo, la sonda di un microscopio a scansione a effetto tunnel posto in una camera il cui è praticato uno vuoto molto spinto viene utilizzata come uno scalpello per rimuovere i singoli atomi di idrogeno da quei siti in cui successivamente si vuole aggiungere altri atomi di silicio.

Nel secondo, si introduce un gas idruro: un singolo strato di queste molecole si lega agli atomi di silicio. In seguito a questa fase di deposizione, viene rimosso il gas e il processo viene ripetuto fino a ottenere il numero voluto di strati tridimensionali di atomi di silicio.

Entro sette anni, Randall progetta di iniziare la produzione di strumenti in grado di rimuovere più di un milione di atomi di idrogeno al secondo utilizzando 10 sonde in parallelo al prezzo di 2000 dollari per micron cubici di silicio aggiunto, corrispondenti a 48 miliardi di atomi.

Tra le possibili applicazioni, vi sono la realizzazione di membrane nanoporose o di le strutture a qubit per computer quantistici.