Un team internazionale di ricercatori ha compiuto un passo significativo verso la comprensione delle proprietà fondamentali del materiale bidimensionale silicene, dimostrando che può rimanere stabile in presenza di ossigeno.

In uno studio pubblicato oggi, 12 agosto, nella rivista di IOP Publishing Materiali 2D , i ricercatori hanno dimostrato che spessi multistrati di silicene possono essere isolati dal silicio del materiale originario e rimanere intatti se esposti all'aria per almeno 24 ore.

È la prima volta che un'impresa del genere viene raggiunta e consentirà agli scienziati di sondare ulteriormente il materiale e sfruttare le proprietà che hanno reso il silicene un materiale promettente nell'industria elettronica.

Il silicio è costituito da singoli strati di silicio a forma di nido d'ape dello spessore di un solo atomo. Al momento, il silicene deve essere prodotto sotto vuoto per evitare qualsiasi contatto con l'ossigeno, che potrebbe distruggere completamente la formazione dei singoli strati.

Il silicio deve anche essere "coltivato" su una superficie che corrisponda alla sua struttura naturale:l'argento è il candidato principale. Per creare il silicio, un wafer di silicio viene riscaldato ad alte temperature, costringendo singoli atomi di silicio ad evaporare e atterrare sul substrato d'argento, formando il singolo strato.

Il silicio può anche essere trasformato da un materiale 2D in un materiale 3D impilando sempre più singoli strati uno sopra l'altro. Però, ricerche precedenti hanno dimostrato che il silicene ha tendenze suicide, e ritorna sempre al silicio man mano che vengono aggiunti più strati, perché una struttura di silicio è più stabile.

In questo nuovo studio, un team internazionale di ricercatori con sede in Italia e Francia ha fabbricato multistrati di silicene utilizzando un substrato d'argento mantenuto a una temperatura di 470 K e una fonte di silicio solido, che è stato riscaldato a 1470 K. Sul substrato sono stati depositati in totale 43 monostrati di silicene.

Una volta fabbricato, i ricercatori hanno osservato che uno strato di ossidazione molto sottile si era formato sopra la pila multistrato di monostrati; però, è stato dimostrato che questo ha preservato l'integrità della pila, agendo come uno strato protettivo.

La pila di monostrati è rimasta conservata per almeno 24 ore all'aria aperta, in quel momento i ricercatori sono stati in grado di utilizzare la diffrazione dei raggi X e la spettroscopia Raman per confermare che il materiale era in realtà silicene e non silicio ordinario.

Autore principale dello studio Paola De Padova, del Consiglio Nazionale delle Ricerche in Italia, ha dichiarato:"Questi risultati sono significativi in ​​quanto abbiamo dimostrato che è possibile ottenere un materiale 2D a base di silicio, cosa che fino a un paio di anni fa era ritenuta inconcepibile.

"Il nostro studio attuale mostra che il silicene multistrato è più conduttivo del silicene monostrato, e quindi apre la possibilità di utilizzarlo in tutta l'industria della microelettronica del silicio. In particolare, prevediamo che il materiale sia utilizzato come gate in un MOSFET a base di silicio, che è il transistor più comunemente usato nei circuiti digitali e analogici.

"Stiamo attualmente studiando la possibilità di coltivare silicene multistrato direttamente su substrati semiconduttori per esplorare le proprietà superconduttive congiunte".