Os pesquisadores desenvolveram uma técnica inovadora para a criação de nanomateriais. Esses são materiais com apenas átomos de largura. Eles recorrem à nanociência para permitir que os cientistas controlem sua construção e comportamento. A nova técnica de nanofabricação por feixe de elétrons, engenharia de plasmon, alcança controle de escala quase atômica sem precedentes de padronização em silício. Estruturas construídas usando esta abordagem produzem um ajuste recorde de propriedades eletro-ópticas.

Nesta pesquisa, os cientistas usaram a engenharia de plasmon para controlar as propriedades óticas e eletrônicas do silício. A técnica usa litografia de feixe de elétrons com correção de aberração. Este processo envolve o uso de um feixe de elétrons para modificar a superfície de um material. A engenharia do Plasmon permitiu que os pesquisadores modificassem o material em uma escala quase atômica. O uso de litografia "convencional" significa que esta abordagem poderá um dia ser aplicada em aplicações industriais. Beneficiará pesquisadores que trabalham com comunicações ópticas, de detecção, e computação quântica.

A padronização de materiais com resolução de nanômetro único permite aos cientistas projetar com precisão os efeitos de confinamento quântico. Os efeitos quânticos são significativos nessas escalas de comprimento, e controlar as dimensões da nanoestrutura fornece controle direto sobre as propriedades elétricas e ópticas. O silício é de longe o material semicondutor mais usado na eletrônica, e a capacidade de fabricar dispositivos à base de silicone das menores dimensões para a nova engenharia de dispositivos é altamente desejável.

Pesquisadores do Centro de Nanomateriais Funcionais de Brookhaven, uma instalação de usuário do Departamento de Energia, usaram litografia de feixe de elétrons com correção de aberração combinada com corrosão de íons reativos secos para obter padronização de recursos de 1 nanômetro, bem como engenharia de plasmon de superfície e volume em silício. A técnica de nanofabricação empregada aqui produz nanofios com uma rugosidade de borda de linha de 1 nanômetro. Além disso, este trabalho demonstra o ajuste do volume de silício da energia do plasmon em 1,2 elétron volt do valor em massa, que é dez vezes maior do que as tentativas anteriores de engenharia de plasmon de volume usando métodos litográficos.

O estudo é publicado em Materiais Funcionais Avançados .