Соединяя единичные нанообъекты, ученые смогут изготавливать миниатюрные твердотельные устройства, пропускающие управляемый электрический ток. Французские ученые продемонстрировали два похожих производственных процесса, приближающих нас к этой технологии.

Ученые уже несколько лет разрабатывают разные способы соединения одиночных нанообъектов - наночастиц, полупроводниковых нанокристаллов и молекул. Однако вместе с уменьшением размера объектов, снижается и эффективность этих способов, поэтому большинство оказываются малопродуктивными на наноуровне. 

Энн Бернард-Мантель (Anne Bernard-Mantel) из Национального центра научных исследований Франции (CNRS) и Университета Южного Парижа округа Палезо (Франция) вместе с коллегами написала статью о новом высокопродуктивном методе соединения одиночных нанообъектов.. Кроме роста эффективности на малоразмерном уровне, новый метод соответствует более широкому спектру материалов, в том числе высокочувствительных к кислороду ферромагнетиков. Раньше такие металлы нельзя было использовать из-за их восприимчивости к окислению.

Ученые показали два похожих производственных процесса. Оба начинаются с нижнего электрода и тонкого слоя алюминия. Далее в первом способе следует слой наночастиц, потом - тонкий слой алюминия и резиста.. С помощью наноиндентирования ученые сделали наноотверстия в слое резиста и заполнили его металлом, формируя верхний электрод. Низ наноотверстия при этом становится настолько острым, что соединяется только с одной наночастицей. Второй способ отличается только тем, что слой алюминия располагается после слоя резиста (меняются местами).

Два типа производственных процесса: в слое резиста (голубой цвет) создаются отверстия, которые заполняются металлом, формирующим верхний электрод. Нижний конец электрода настолько мал, что соединяется только с одной наночастицей (желтые точки). Изображение Bernand-Mantel

В итоге получается твердотельное устройство, состоящее из совокупности наночастиц, в котором только одна наночастица присоединяется к верхнему и нижнему электродам. Ученые продемонстрировали эти процессы с наночастицами диаметром около 2 нм. Они использовали различные материалы, включая металлические и полупроводниковые наночастицы, а также немагнитные и ферромагнитные электроды.

В отличие от сложной и затратной технологии, какой является электронно-лучевая литография, новый метод предлагает более простую и дешевую альтернативу, обеспечивающую высокую результативность на малоразмерном уровне. Так как новый метод хорошо сочетается с ферромагнетиками, его можно использовать для исследований наноспинтроники. Среди других возможностей можно назвать производство наночастиц и молекулярных наномагнитов, выращенных химическим способом.

По словам соавтора исследования Карим Бузехуан (Karim Bouzehouane), следующим шагом станет адаптация этой технологии для соединения изолированных молекулярных магнитов.