Det börjar med en 3D -struktur med åtta plan, en oktaeder. Detta upprepar sig till mindre oktaedra:625 efter bara fyra steg. I varje hörn av en ny oktaeder, en successiv oktaeder bildas. En verkligt fascinerande 3D -fraktal "byggnad" bildas på mikro- och nanoskala. Den kan användas för högpresterande filtrering, till exempel. Forskare vid MESA+ Institute for Nanotechnology vid University of Twente i Nederländerna presenterar dessa strukturer i Journal of Micromechanics and Microengineering (JMM).

En fraktal är en geometrisk struktur som kan upprepa sig mot oändligheten. Zooma in på ett fragment av det, den ursprungliga strukturen blir synlig igen. En stor fördel med en 3D -fraktal är att den effektiva ytan stiger med varje nästa steg. Tittar på oktahedran, efter fyra steg är den slutliga strukturen inte mycket större än den ursprungliga oktaedern, men den effektiva ytan har multiplicerats med 6,5. De minsta oktaederna är 300 nanometer stora, med i varje hörn en nanopor på 100 nanometer. Med 625 av dessa nanoporer på en begränsad yta, en mycket effektiv filare med lågt flödesmotstånd bildas. De nederländska forskarna experimenterar också med att fånga levande celler inom dessa oktaedriska, för att kunna studera interaktionen mellan cellerna. Ytterligare intressant forskning är relaterat till att skicka ljus genom oktaedronstrukturen:hur kommer det att interagera?

Hörnlitografi

För att kunna skapa den upprepade 3D -strukturen, forskarna utvecklade en teknik som kallas 'hörnlitografi'. I början, en pyramidform etsas i kisel. Nästa steg är att applicera ett lager kiselnitrid på pyramiden. Efter att ha tagit bort detta senare, en liten bit nitrid stannar i hörnet av pyramiden, fungerar som ett "stopp". När detta tas bort, kislet under är etsat genom det lilla hålet. Automatiskt, en struktur bildas vid sidan av kiselkristallplanet. Detta är den första oktaedronen, bildas av 'automatisk justering'. Processen upprepas med ett nytt lager kiselnitrid. Storleken på den nya oktaedran bestäms av etsningsperioden. I detta fall, varje oktaeder i nästa steg är hälften så stor som föregående. Fördelen med hörnlitografi är dess relativa enkelhet. Ingen avancerad teknik behövs för att skapa varje enskild nanopor. Tvärtom:i bara fyra steg tusentals fraktaler, var och en med 625 små hål kan bearbetas på en skiva, parallellt. Mer än fyra steg är också möjliga, men detta ställer högre krav på etsningsprocessen.

Forskningen har utförts i gruppen Transducers Science and Technology, som är en del av MESA+ Institute for Nanotechnology vid University of Twente.