La nanotecnología se basa en la capacidad de manipular átomos a voluntad y esta habilidad se ha venido desarrollando a gran velocidad y se calcula que en la próxima década habrá un salto de la macro a la nanoescala con aplicaciones en muy diversos campos. La posibilidad de construir estructuras diminutas de unos cuantos átomos empieza a modificar nuestra vida diaria, desde las computadoras, las comunicaciones, hasta la atención de la salud con la manipulación genética y el desarrollo del auto-ensamblado molecular. Uno de mayores retos sería modificar y manipular la materia para poder desarrollar estructuras o dispositivos funcionales, con dimensiones inferiores a los 100 nm, para potenciales aplicaciones tecnológicas [1]. Por ejemplo, una estructura típica en los dispositivos producidos por la industria microelectrónica actual sería cientos de veces más grande que una nanoestructura con dimensiones inferiores a unas pocas decenas de nanómetros. Hasta ahora las estructuras más pequeñas que se han alcanzado en transistores para circuitos integrados hechos en laboratorios de investigación van de los 10 nm a los 20 nm, es decir, una décima parte de las dimensiones que encontramos actualmente dentro de los circuitos integrados comerciales. Para desarrollar estos prototipos generalmente se usan máscaras obtenidas mediante métodos litográficos cada vez más sofisticados o equipos costosos y especializados como el Focused Ion Beam (FIB), dedicado a la preparación de cavidades de dimensiones sub-micrométricas en diversos sustratos de interés para la industria. Sin embargo, las dimensiones características mínimas que se pueden alcanzar en estas estructuras aun son poco menores a 100 nm, muy lejanas de las expectativas para aplicaciones tecnológicas comerciales. Por lo tanto, las investigaciones en estas áreas se han enfocado recientemente en la búsqueda de técnicas alternativas y baratas para desarrollar máscaras para nanolitografía [2]. _x000D_ _x000D_ Por otro lado, la síntesis de partículas de sílice con dimensiones sub-micrométricas ha generado gran interés debido a su potencial uso en láseres y otras aplicaciones opto-electrónicas. Además, las nanopartículas inorgánicas tienen aplicaciones médicas o bioquímicas como biosensores, catalizadores o como vehículos de transporte de genes o drogas. En todos los casos, la calidad de estas aplicaciones dependerá fuertemente del tamaño y de la distribución de tamaños de las partículas de sílice. Al ser irradiadas con iones pesados de Si, Au, Pt, etc, con energías de varios MeV usando el acelerador Pelletron del Instituto de Física hemos logrado deformar partículas de sílice, que adquieren una forma elipsoidal como resultado del aumento de su dimensión en la dirección perpendicular al haz incidente y la disminución en la dirección paralela [3-7]. Así, el objetivo principal de este proyecto sería aplicar esta modificación para desarrollar máscaras a partir de monocapas de partículas coloidales de sílice, para obtener a su vez nuevas estructuras con tamaños característicos del orden del nanómetro. _x000D_ _x000D_ Primeramente se tiene contemplado preparar monocapas de partículas coloidales de sílice, esféricas y monodispersas, sobre un sustrato monocristalino de silicio. Esta monocapa nos va a servir como máscara para la subsecuente fabricación de nanoestructuras mediante evaporación por cañón de electrones o implantación iónica de materiales metálicos. De hecho, los espacios o huecos entre las partículas nos van a servir como aberturas de la máscara a través de las cuales se introducen selectiva y ordenadamente los átomos evaporados o implantados. La forma y el tamaño de dichas nanoestructuras dependerán obviamente de cómo están acomodadas las partículas de sílice en la monocapa y de las dimensiones características de los intersticios abiertos de la máscara. Tenemos contemplado controlar el tamaño de estos intersticios mediante la irradiación con iones (de Si, por ejemplo) con energías del orden del MeV, ya que, como dijimos antes, las partículas de sílice sufren una deformación que las hace aumentar de tamaño en la dirección perpendicular al haz de iones incidente. _x000D_ _x000D_ Una vez obtenida la monocapa de sílice, con intersticios con las dimensiones deseadas, se procederá a recubrirla con una capa metálica (Ag, Au, etc) depositada mediante evaporación por cañón de electrones. El siguiente paso será eliminar las partículas coloidales por medio de ataques químicos con soluciones conteniendo ácido fluorhídrico (HF). De esta forma, únicamente quedarán depositadas sobre el sustrato de Si las estructuras metálicas que nos interesan. De manera similar, se estudiará la posibilidad de crear dichas estructuras nanométricas metálicas mediante la implantación de iones. Finalmente, la caracterización de estas nanoestructuras metálicas se hará por microscopía electrónica de barrido (SEM) y de fuerza atómica (AFM). _x000D_ _x000D_ Referencias._x000D_ _x000D_ [1] F. Gonella, P. Mazzoldi, Handbook of Nanostructured Materials and Nanotechnology, Vol 4, Edited by H. S. Nalwa, Academic Press, 2000, San Diego._x000D_ [2] D. Ingert, Alternative masks for nanolithography. The Open Physical Chemistry Journal 1 (2007) 10-17. _x000D_ [3] J.C. Cheang-Wong, U. Morales, A. Oliver, L. Rodríguez-Fernández, J. Rickards._x000D_ "MeV ion beam deformation of colloidal silica particles". _x000D_ Nucl. Instr. and Meth. B 242 (2006) 452–454. _x000D_ [4] J.C. Cheang-Wong, U. Morales, E. Reséndiz, A. Oliver, L. Rodríguez-Fernández. _x000D_ "Deformation of colloidal silica particles using MeV Si ion-irradiation"._x000D_ J. of Non-Crystalline Solids 353 (2007) 1925–1929. _x000D_ [5] J.C. Cheang-Wong. _x000D_ "Formation of nanometer-scale structures in SiO2 thin films by means of MeV ion irradiation"._x000D_ Radiation Effects and Defects in Solids 162 (2007) 247-258._x000D_ [6] J.C. Cheang-Wong, U. Morales, E. Reséndiz, A. López-Suárez, L. Rodríguez-Fernández._x000D_ "Dependence of the MeV ion-induced deformation of colloidal silica particles on the irradiation angle". _x000D_ Nucl. Instr. and Meth. B 266 (2008) 3162–3165. _x000D_ [7] J.C Cheang-Wong, U. Morales, E. Reséndiz, A. López-Suárez. _x000D_ "Energy-dependent deformation of colloidal silica nanoparticles under room temperature irradiation with MeV Si ions". _x000D_ Journal of Nano Research 5 (2009) 61-67._x000D_ _x000D_

Con este proyecto queremos ahora aplicar los resultados obtenidos a partir de nuestros proyectos más recientes, para desarrollar máscaras para litografía con dimensiones características inferiores a los 100 nm, mediante la deformación inducida por la irradiación iónica de monocapas de partículas coloidales de sílice. Estas máscaras de partículas de sílice nos permitirán aprovechar los espacios entre las nanopartículas para fabricar estructuras y/o dispositivos metálicos a escala nanométrica mediante un nuevo método, combinando la irradiación iónica y las técnicas litográficas.