I nanofogli di silicio sono sottili, strati bidimensionali con eccezionali proprietà optoelettroniche molto simili a quelle del grafene. Anche se, i nanosheet sono meno stabili. Ora i ricercatori dell'Università tecnica di Monaco (TUM) hanno, per la prima volta in assoluto, ha prodotto un materiale composito che combina nanofogli di silicio e un polimero resistente ai raggi UV e facile da lavorare. Questo porta gli scienziati a un significativo passo avanti verso applicazioni industriali come display flessibili e fotosensori.

Simile al carbonio, il silicio forma reti bidimensionali dello spessore di un solo strato atomico. Come il grafene, per la cui scoperta Andre Geim e Konstantin Novoselov hanno ricevuto il Premio Nobel nel 2010, questi strati possiedono straordinarie proprietà optoelettriche. I nanosheet di silicio potrebbero quindi trovare applicazione nella nanoelettronica, ad esempio in display flessibili, transistor ad effetto di campo e fotorivelatori. Con la sua capacità di immagazzinare ioni di litio, è anche preso in considerazione come materiale anodico nelle batterie al litio ricaricabili.

"I nanofogli di silicio sono particolarmente interessanti perché la tecnologia dell'informazione di oggi si basa sul silicio e, a differenza del grafene, il materiale di base non ha bisogno di essere scambiato, " spiega Tobias Helbich della cattedra WACKER di chimica macromolecolare presso TUM. "Tuttavia, i nanofogli stessi sono molto delicati e si disintegrano rapidamente se esposti alla luce UV, che finora ha notevolmente limitato la loro applicazione."

Polimeri e nanofogli:il meglio dei due mondi in uno

Ora Helbich, in collaborazione con il professor Bernhard Rieger, Cattedra di Chimica Macromolecolare, ha per la prima volta incorporato con successo i nanosheet di silicio in un polimero, proteggendoli dal decadimento. Allo stesso tempo, i nanofogli sono protetti contro l'ossidazione. Questo è il primo nanocomposito basato su nanofogli di silicio.

"Ciò che rende speciale il nostro nanocomposito è che combina le proprietà positive di entrambi i suoi componenti, " spiega Tobias Helbich. "La matrice polimerica assorbe la luce nel dominio UV, stabilizza i nanofogli e conferisce al materiale le proprietà del polimero, mantenendo allo stesso tempo le notevoli proprietà optoelettroniche dei nanosheet".

Obiettivo a lungo termine della nanoelettronica:passi da gigante all'applicazione industriale

La sua flessibilità e durata contro le influenze esterne rende anche il materiale di nuova concezione suscettibile di tecnologia polimerica standard per la lavorazione industriale. Questo mette le applicazioni reali a portata di mano.

I compositi sono particolarmente adatti per l'applicazione nel campo emergente della nanoelettronica. Qui, I componenti elettronici "classici" come circuiti e transistor sono implementati su scale inferiori a 100 nanometri. Ciò consente di realizzare tecnologie completamente nuove - per processori di computer più veloci, Per esempio.

Fotorivelatore nanoelettronico

La prima applicazione di successo del nanocomposito costruito da Helbich è stata presentata solo di recente nell'ambito dell'ATUMS Graduate Program (Alberta / TUM International Graduate School for Functional Hybrid Materials):Alina Lyuleeva e il Prof. Paolo Lugli dell'Istituto di Nanoelettronica alla TU Munich , in collaborazione con Helbich e Rieger, è riuscito a costruire un fotorilevatore basato su questi nanofogli di silicio.

A tal fine, hanno montato i nanofogli di silicio incorporati nel polimero su una superficie di biossido di silicio rivestita con contatti in oro. Per le sue dimensioni lillipuziane, questo tipo di rivelatore nanoelettronico consente di risparmiare molto spazio ed energia.