De steeds verder doorge-voerde miniaturisering van componenten is een trend in de moderne elektronica. Voor de stap van micro- naar nano elektronica zijn andere verbindingselementen nodig, die hun functie ook betrouwbaar moeten blijven vervullen bij afmetingen in het nanobereik. Het Leibnitz-institut für Polymerforschung Dresden e.V. (IPF) heeft een nieuw proces ontwikkeld op basis van in water oplosbare polymeren.
Wereldwijd worden nieuwe processen voor de vervaardiging van geleidende nanodraden ontwikkeld en gepubliceerd. Ze zijn gebaseerd op een reductie van metalen of de positionering van metalen op DNA-moleculen of koolstof nanobuisjes. Deze processen zijn breedschalig en geven niet in voldoende mate sturing voor diameter en lengte van de nanodraden.
Nieuw proces
In het nu ontwikkelde gepatenteerde proces (DE 101 59 192) bestaan de nanodraden uit een geïsoleerde polymeer kern met daarop aangebracht een nanoscopische laag. Deze kan elektrisch geleiden maar kan ook verder worden gemetalliseerd. De polymeer kern bestaat uit aparte lange moleculen van in water oplosbare synthetische polymeren.
Wat betreft chemische samenstelling, moleculaire architectuur en eigenschappen kunnen deze moleculen sterk variëren. Zo kan bijvoorbeeld gekozen worden gericht voor om lineaire molecuulketens of stervormige moleculen en het is mogelijk om moleculen aan het eind door geschikte functionaliteiten aan elkaar te knopen. Via het moleculairgewicht kan de lengte van de nanodraden binnen een bereik tot 2000 nm worden gestuurd. De diameter is door de polymerisatie van de geleidende mantel in te stellen en er kan een specifieke nauwkeurigheid bereikt worden van 1 tot 30 nm
De polymeer kern kan worden gemetalliseerd in een oplossing van bijvoorbeeld palladium, goud, ijzer, koper of platina, waarbij de metalen nanodeeltjes zich afzetten op het polymeermolecuul.
Het proces is eenvoudig te realiseren door het gebruik van synthetische polymeren als de kern van de nanodraden. Het proces is economisch door het gebruik van waterige oplossingen, het heeft geen biologische bewaren en heeft ecologische voordelen.
Voortgang
In navolgende experimenten konden de (conform het proces uit aparte moleculen gemaakte) nanodraden met succes tussen twee elektroden worden aangebracht en kon de elektrische geleiding worden gemeten.
Momenteel lopen onderzoeken met als doel de techniek voor het plaatsen van de nanodraden te optimaliseren, ze betrouwbaarder en beter hanteerbaar te maken. Hierin worden, in samenwerking met andere onderzoekers, ook theoretische stappen naar het gedrag en de oriëntatie van de moleculen van de oppervlakken meegenomen. De werkzaamheden vallen momenteel nog onder het fundamentele onderzoek maar zullen steeds belangrijker worden naarmate de miniaturisering toeneemt.
De foto, gemaakt met behulp van een rastermicroscoop, toont een elektrisch geleidende nanodraad (diameter circa 50 nm, lengte circa 1000 nm) gemaakt van een aparte polymeer molecuul tussen twee goudelektroden. De doorsnede van de draad is ongeveer duizendmaal kleiner dan die van een menselijk haar.
