Glasblazen in de nanowereld
Als je werkt in de nanowereld, waar je voorwerpen afmetingen hebben van een miljoenste millimeter, heb je ook werktuigen van dergelijk kleine afmetingen nodig. Een voorbeeld is de nanozeef: een plaatje met een gaatje dat zo klein is dat je er DNA-moleculen één voor één doorheen kunt laten vallen. Onderzoekers van FOM, de Technische Universiteit Delft, het Netherlands Institute for Metals Research in Delft en Brown University in de Verenigde Staten hebben nu een techniek ontwikkeld waarmee ze heel gecontroleerd gaatjes van hooguit enkele nanometers in doorsnede kunnen maken.
De onderzoekers, Arnold Storm, Jianghua Chen, Sean Ling, Henny Zandbergen en Cees Dekker, gaan uit van een plaatje silicium. Daarin kunnen ze met standaard technieken uit de chipindustrie (lithografie en etsen) gaatjes maken. Vervolgens verwarmen ze het plaatje zodat er aan het oppervlak een beschermend laag siliciumoxide ontstaat. Daarna beschieten ze het plaatje met de gaatjes onder vacuüm met een bundel hoogenergetische elektronen uit een elektronenmicroscoop. Het siliciumoxide wordt door de elektronen verhit en daardoor stroperig; het gaat zich enigszins gedragen zoals verhit glas. Uit vergelijkende experimenten blijkt dat de oppervlaktespanning van het stroperige siliciumoxide de gaatjes dichttrekt, wanneer hun aanvangsdiameter minder dan 50 nanometer is. Dat proces is te vertragen door de energie van de elektronen te verminderen en te stoppen door de bundel uit te zetten. Omdat dit alles onder de elektronenmicroscoop gebeurt, is het verloop van het proces ook direct zichtbaar. Het dichttrekken verloopt met een snelheid van ongeveer 0,3 nanometer per minuut. De doorsnede van de gaatjes kan 'live' onder de microscoop gestuurd worden tot een afmeting van één nanometer. De eenmaal geproduceerde gaatjes zijn heel stabiel. Ze bleven bij kamertemperatuur en in water hun afmeting keurig behouden. De betrokken onderzoekers publiceren over hun vinding in Nature Materials van augustus 2003. Zij stellen dat de techniek ook nuttig zal kunnen zijn voor het maken van zeer kleine metallische puntcontacten en elektroden voor moleculaire elektronica.
De elektronische versie van de illustraties kunt u opvragen bij Huub Eggen, tel. (030) 600 12 08.