Il silicio è il cavallo di battaglia dell'industria elettronica, fungendo da materiale di base per i minuscoli transistor che consentono agli orologi digitali di ticchettare e ai computer di calcolare. Ora gli scienziati sono riusciti a creare silicio quasi atomicamente piatto, dell'orientamento utilizzato dall'industria elettronica, in una reazione a temperatura ambiente. Il silicio piatto potrebbe un giorno fungere da base per nuovi sensori biologici e chimici. I ricercatori presenteranno il loro lavoro all'AVS 59th International Symposium and Exhibition, tenutosi dal 28 ottobre al 2 novembre a Tampa, Fla.
"In sostanza, abbiamo realizzato superfici di silicio perfette in un becher, "dice il caposquadra Melissa Hines, un chimico alla Cornell University. I ricercatori avevano realizzato in precedenza silicio perfettamente piatto, ma il lavoro precedente si è concentrato su superfici di silicio tagliate lungo un piano del cristallo che non viene utilizzato nell'industria elettronica. Il team di Hines ha creato le superfici piatte lungo l'orientamento dei cristalli standard del settore.
La creazione della prima superficie quasi atomicamente piatta del team è stata un po' una sorpresa. Era opinione diffusa che il processo di dissoluzione utilizzato dal team per pulire il silicio lasciato ruvido, superfici sconnesse. Hines stava lavorando a un articolo di revisione e aveva chiesto a uno dei suoi studenti laureati di scattare una foto della superficie utilizzando uno strumento chiamato microscopio a scansione a effetto tunnel (STM) in grado di visualizzare le superfici con dettagli a livello atomico. "Quando abbiamo guardato la superficie, abbiamo inaspettatamente realizzato, 'Hey, questo sembra davvero molto piatto, '", dice Hines.
Le immagini al microscopio hanno mostrato una superficie con righe alternate larghe un singolo atomo. Utilizzando gli strumenti aggiuntivi delle simulazioni al computer e della spettroscopia a infrarossi, i ricercatori hanno determinato che gli atomi di silicio nelle file erano legati ad atomi di idrogeno che si comportavano come una cera, impedendo alla superficie di reagire ulteriormente una volta sollevata in aria. "Ciò significa che se prendi questa superficie perfettamente piana, estrarlo dai reagenti acquosi, e risciacquare, puoi lasciarlo in giro nell'aria della stanza nell'ordine di 10-20 minuti senza che inizi a reagire, " dice Hines. "Se mi avessi detto come studente laureato che potresti avere una superficie pulita che potrebbe rimanere sospesa nell'aria per 10 minuti, Avrei pensato che fossi pazzo".
Il team crede che parte del motivo per cui le loro superfici di silicio sono così piatte è che immergono i wafer dentro e fuori la soluzione circa ogni 15 secondi, impedendo la formazione di bolle dalla reazione e causando un'incisione irregolare. Però, attribuiscono anche alle immagini STM il merito di averli aiutati a rendersi conto di quanto fossero piatte le superfici. Il team ha costruito le informazioni dalle immagini utilizzando simulazioni al computer e altri strumenti per rivelare i passaggi esatti della reazione chimica che si sono verificati in soluzione. "Sperimentalmente, questo è un esperimento molto semplice:prendi un pezzo di silicio, lo fai roteare in un becher con la soluzione, e poi lo tiri fuori e lo guardi. Ad essere onesti, non c'è motivo di pensare che i Bell Labs non abbiano realizzato una superficie così buona come la nostra vent'anni fa, ma non l'hanno guardato con STM, quindi non lo sapevano, "dice Hines.
Il team di Hines sta ora lavorando per aggiungere molecole all'atomo liscio, superficie di silicio terminata con idrogeno nella speranza di costruire nuovi sensori chimici o biologici. "A questo punto, Non posso dirti esattamente come lo realizzeremo, ma abbiamo risultati promettenti e speriamo di poterne segnalare altri presto, "dice Hines.
