Het kleinste zelfassemblerende blokcopolymeertje ter wereld maakt op termijn de productie mogelijk van chips met details van 5 nanometer. Dat claimen Christopher Ellison (University of Texas, Austin), Redouane Borsali (Centre de Recherches sur les Macromolécules Végétales, Grenoble) en collega’s in het tijdschrift ACS Nano.

Ze hebben al berekend dat je op een harde schijf met zulke kleine oppervlaktedetails meer dan een terabit aan informatie per vierkante centimeter kwijt zou moeten kunnen.

Hun blokcopolymeer bestaat uit een hydrofiel oligosaccharide (maltoheptose of een vertakt xyloglucaan) en een hydrofobe polystyreenketen met hier en daar silicium in plaats van koolstof. In oplossing assembleren ze zichzelf tot klontjes met de hydrofobe uiteinde aan de buitenkant. En omdat het verschil in polariteit tussen de bouwstenen zeer groot is, lukt deze zelfassemblage ook nog wanneer je de ketens heel kort houdt.

Verdeel je de oplossing als een dunne film over een siliciumoppervlak, dan levert de zelfassemblage een honingraatpatroon van verticale cilindertjes op. De diameter hangt af van de ketenlengtes; 5 nanometer is haalbaar gebleken.

Met een zuurstofplasma kun je vervolgens de oligosaccharides van het oppervlak verwijderen terwijl het polystyreengedeelte achterblijft. Behandel je vervolgens het onderliggende silicium met een etsmiddel, dan werkt dat polystyreen als masker. Je krijgt dus een patroon van gaatjes van 5 nanometer in je silicium.

Voor de chip-industrie is zo’n gaatjespatroon niet overdreven bruikbaar, maar als eerste stap naar ‘copolymeerlithografie’ is het zeker een prestatie. De volgende uitdaging is om de zelfassemblage dusdanig te sturen dat je een patroon krijgt dat wèl een goed uitgangspunt is voor een elektronische schakeling of een harde schijf.

bron: C&EN