Nästa generation av elektronik, samt ultrakänslig medicinsk diagnostik, kan bero på sprickor i nära atomskala - eller nanogap - i elektroder. Nu, forskare vid Kungliga Tekniska Högskolan i Sverige har utvecklat en metod som kan bana väg för massproduktion av nanogapelektroder.

Forskarna vid KTH har publicerat en skalbar metod som använder nanocracks för att skapa nanogaps som bara är några atomlager breda.

Valentin Dubois, forskare vid KTH:s institution för mikro- och nanosystem, säger att den nya metoden förbättrar etablerade tekniker för att uppnå luckor i ledande material - i det här fallet, titannitrid (TiN).

"Med vår metod, vi behöver inte mönstra materialet direkt för att definiera nanogaperna, " säger Dubois. "Istället, de uppstår automatiskt när vissa kriterier är uppfyllda. Det vi behöver göra är att skapa ett mönster runt området där luckorna ska vara. Detta mönster i materialstrukturen är betydligt större än mellanrummen, och därmed enkel att skapa."

Metoden, utvecklad av Dubois och hans forskningspartners, Frank Niklaus och Göran Stemme, möjliggör massproduktion av nanogap-arrayer med individuellt definierade gapbredder, han säger.

Vad mer, för första gången, en metod har publicerats som exakt förutsäger sprickornas egenskaper. Dubois säger att detta gör det möjligt för en att från början bestämma vilka parametrarna för nanogaps kommer att vara, från 100 nm ner till under 2 nm (mindre än tio atomlager) breda.

Dessa nanometerstora sprickor i material med elektrisk ledningsförmåga kan användas för att studera molekylers grundläggande elektriska egenskaper, och hur molekyler interagerar med ljus.

"Förmågan att skapa nanogaps på ett tillförlitligt och skalbart sätt kommer att underlätta grundläggande framsteg inom molekylär detektion, plasmonics, och nanoelektronik, säger Dubois.

Nanogaps skulle kunna möjliggöra nya typer av mikroprocessorer och möjliggöra en hel rad biosensorer. Inom medicinsk diagnostik, till exempel, nanogaps kan förbättra upptäckten av molekyler som är markörer för sjukdomar. Ett ljus kan lysa in i luckorna i ett material, förstärka det elektromagnetiska fältet inom och tillåta individuella signaler från en biomarkörmolekyl som fångas i luckorna att sticka ut. Närvaron av en sådan molekyl skulle indikeras av en förändring i spridningen av ljus.

Nanogaps kan också användas med mikroprocessorer, gör det möjligt för dem att bli mindre och snabbare, och förbättra enheters energieffektivitet och minneskapacitet, säger Dubois.

Också, för medicinska ändamål, nanogaps kan användas som komponenter i biosensorer, såsom de som används för DNA-sekvensering, han säger.

"Ansökningar som dessa är traditionellt inom hälsovård och medicinsk forskning, men även för så kallad bärbar elektronik, som kläder med integrerad elektronik, " han säger.