(Phys.org) — Gli scienziati dell'Università del Texas ad Austin e della Cornell University hanno fabbricato i primi array ordinati di nanocristalli di silicio riportati fino ad oggi. Brian A. Korgel e colleghi hanno sviluppato un nuovo metodo chimico per generare minuscoli cristalli di silicio, o punti quantici, con dimensioni controllate con precisione e quindi si sono affidati alla natura per organizzarli in strutture regolari. I nuovi array autoassemblati, presentato sulla rivista ChemPhysChem , potrebbe aiutare i ricercatori a sfruttare le promettenti proprietà di emissione di luce di uno dei semiconduttori più importanti dal punto di vista commerciale.
Il silicio sfuso viene utilizzato in un'ampia gamma di applicazioni, principalmente nel settore dell'elettronica, ma è un assorbitore di luce debole e un emettitore di luce estremamente scadente, quindi non è adatto per utilizzi che richiedono emissione di luce. Queste proprietà cambiano quando il cristallo si restringe alla nanoscala. I punti quantici di silicio possono esibire una luminescenza visibile molto brillante con colori regolabili in base alle dimensioni, il che li rende interessanti per la fabbricazione di diodi a emissione di luce (LED) o anche come possibile sorgente laser. Negli ultimi anni c'è stato un grande interesse nella comprensione di queste proprietà uniche e nel loro utilizzo per creare nuove tecnologie.
Però, la maggior parte delle applicazioni richiede array di nanocristalli, e sebbene ci siano stati sforzi per fabbricarli, le collezioni di punti quantici di Si ottenute fino ad oggi sono state disordinate, generalmente con una distribuzione dimensionale significativa. Korgel e collaboratori hanno ora sviluppato un nuovo metodo chimico che consente loro di ottenere particelle di silicio monodisperso nell'esatto intervallo di dimensioni necessarie per le proprietà su scala nanometrica, come l'emissione di luce intensa. "Abbiamo realizzato i primi array ordinati, o superreticoli, di cristalli di silicio su scala nanometrica. Queste raccolte di minuscoli cristalli di silicio sono autoassemblate, proprio nello stesso modo in cui le macromolecole si autoassemblano negli organismi viventi", dice Korgel. "Questo è necessario perché le dimensioni sono troppo piccole per essere ottenute con mezzi convenzionali come le tecniche di modellazione litografica utilizzate per realizzare circuiti integrati", Aggiunge. Gli scienziati hanno anche scoperto che i nuovi superreticoli di nanocristalli di silicio sono molto più stabili termicamente rispetto ad altri tipi di superreticoli di nanocristalli riportati in precedenza.
Il team di Korgel ha sintetizzato i nanocristalli di Si mediante decomposizione termica dell'idrogeno silsesquiossano (HSQ), seguito da attacco con HF, reazione con 1-dodecene, e precipitazione selettiva per dimensione delle nanoparticelle ottenute. I punti quantici sono stati quindi dispersi in cloroformio e infine colati a goccia. Due tecniche note, chiamate microscopia elettronica a trasmissione (TEM) e diffusione di raggi X a piccolo angolo di incidenza radente (GISAXS), sono state applicate per studiare l'ordinamento dei nanocristalli. "Poiché l'ordine in queste disposizioni può influenzare le proprietà dei nanomateriali, i superreticoli di punti quantici di silicio forniscono un nuovo parco giochi per comprendere e manipolare le proprietà del silicio in modi nuovi e unici", dice Korgel.
