p O fenômeno de 'orvalho' - geralmente considerado um incômodo, pois faz com que os sólidos formem ilhas, muito parecido com gotas de chuva em vidro - foi aproveitado para uma aplicação útil. Uma equipe liderada pelo A * STAR esclareceu como a remoção de manchas pode montar matrizes de nanoestruturas 3-D para aplicações que incluem detecção de molécula única. p Filmes de estado sólido recentemente aplicados a dispositivos microeletrônicos às vezes se separam em temperaturas muito mais baixas do que os pontos de fusão típicos, devido à alta energia na interface entre o filme e o substrato. Esse efeito de retração é cada vez mais problemático em dimensões de filme em nanoescala; no entanto, também inspirou pesquisadores que buscam uma maneira fácil de produzir substratos padronizados.

p Liangxing Lu do A * STAR Institute of High Performance Computing e colegas de trabalho demonstraram recentemente que os filmes de metal podem ser transformados em matrizes de 'nano-abertura' - minúsculos poros com dimensões controláveis ​​até 10 nanômetros - realizando a condensação em modelos de superfície contendo 3 -D cristas e ondulações. Contudo, a equipe descobriu que os modelos produziam apenas nanoaberturas de filmes de metal de uma determinada espessura; de outra forma, recursos de nanodot aleatórios apareceram.

p "Muitos fatores influenciam o processo de remoção de manchas, e também existem muitos tipos de estruturas de equilíbrio, "diz Lu." Encontrar as condições para morfologias selecionadas é complexo e difícil. "

p Para usar a retração para outras formas de nanoestruturas, Lu e seus colegas desenvolveram um algoritmo personalizado para simular a redução de umidade em estado sólido. A técnica deles calcula todos os nanopadrões possíveis para um filme de retração em um modelo e identifica a configuração de energia mais baixa. Então, os cálculos de difusão expõem como os movimentos entre nano-ilhas adjacentes reduzem a energia livre total do sistema.

p "Este modelo ignora a cinética detalhada, e, em vez disso, analisa os caminhos de difusão de morfologias de equilíbrio em um determinado substrato, "explica Lu." As únicas forças motrizes são as energias de superfície e de interface, o que simplifica o problema. "

p Por meio de seus cálculos, os pesquisadores produziram descrições detalhadas de coalescência de gotículas dentro de modelos em forma de poço, e perolização em cima de modelos 'mesa' semelhantes a uma mesa. Então, eles geraram diagramas de fase que identificaram o possível comportamento de retração em modelos de formatos diferentes - diretrizes que se mostraram úteis para testes de fabricação.

p Colaboradores do Instituto de Materiais e Engenharia de Pesquisa da A * STAR verificaram esta abordagem analítica revestindo modelos de mesa de 100 nanômetros de altura com filmes de ouro, e a seguir induzida a retração por aquecimento do substrato. Com imagens de microscopia eletrônica, eles capturaram nanopadrões de ouro que combinavam com suas simulações de fase, com apenas uma exceção:defeitos, como limites de grãos, interrompeu os padrões naturais de orvalho.

p Lu acredita que esses insights fundamentais de fabricação podem ajudar a otimizar as técnicas de remoção de umidade para interconexões e grades metálicas, bem como o crescimento de morfologias especiais, como nanofios.