Ricercatori del Tyndall National Institute, Irlanda, hanno prodotto la prima simulazione atomo per atomo della crescita di film su nanoscala mediante deposizione di strati atomici (ALD), una tecnologia a film sottile utilizzata nella produzione di chip di silicio.

Presente in tutti i dispositivi elettronici come carte di credito, telefoni cellulari e computer, ogni chip è costituito da più strati sottili che forniscono funzioni diverse. ALD ha un ruolo chiave da svolgere nella produzione di chip con strati sempre più sottili per la prossima generazione di dispositivi elettronici. Le simulazioni di crescita potrebbero aiutare a migliorare il processo ALD, ma fino ad ora, non erano abbastanza accurati nei tempi sperimentali.

Allo stesso modo, mentre le simulazioni della meccanica quantistica forniscono un'immagine accurata, atomo per atomo, delle singole reazioni ALD alle scale più piccole, questo è ancora molto lontano da ciò che può essere misurato in laboratorio, fino ad ora. Il gruppo Tyndall guidato dal dottor Simon Elliott ha combinato per la prima volta l'accuratezza del livello della meccanica quantistica con le statistiche necessarie per seguire come migliaia di atomi reagiscono milioni di volte al secondo, costruire strati di materiale, come in laboratorio.

Mahdi Shirazi, chi riceverà un dottorato di ricerca per questo lavoro, spiega cosa ha contraddistinto la sua ricerca:"Era fondamentale modellare l'insieme completo di tutte le reazioni ALD, centinaia di loro, a livello di meccanica quantistica e quindi estrarre con attenzione le informazioni necessarie per le simulazioni di crescita".

Così, per la prima volta, vediamo il legame tra le reazioni chimiche atomo per atomo e la crescita di strati di materiali. Questo apre la strada a una nuova e migliorata elaborazione ALD di materiali per chip elettronici, ma anche per catalizzatori, celle solari e illuminazione a LED.

Le simulazioni sono state rese possibili grazie alla potenza di calcolo dell'Irish Centre for High End Computing e il progetto è stato finanziato dalla Science Foundation Ireland attraverso il cluster di ricerca strategica FORME.