Uma equipe internacional de cientistas da Universidade Politécnica Peter the Great St. Petersburg (SPbPU), Leibniz University Hannover (Leibniz Universität Hannover) e o Ioffe Institute relatam uma maneira de melhorar o material nanocompósito, abrindo novas oportunidades na indústria. O estudo, intitulado "O mecanismo de geração de portadores de carga no TiO ₂ —Heterojunção n-Si ativada por nanopartículas de ouro, "é publicado em Ciência e tecnologia de semicondutores .

O estudo é dedicado a um semicondutor composto à base de dióxido de titânio. Suas aplicações são amplamente estudadas por pesquisadores de todo o mundo. Mas os processos que ocorrem neste material são muito complexos. Portanto, para usar o semicondutor de forma mais eficaz, é necessário garantir que a energia encerrada entre suas camadas possa ser liberada e transmitida.

Na estrutura dos experimentos, os pesquisadores propõem um modelo qualitativo para explicar os processos complexos. Eles usaram um material composto que consiste em um wafer de silício (wafer de silício padrão usado em dispositivos eletrônicos), nanopartículas de ouro e uma fina camada de dióxido de titânio. Durante o experimento para transferir a energia dentro do material, os pesquisadores pretendiam isolar nanopartículas de silício. Se as nanopartículas não forem isoladas da pastilha de silício, então a energia não pode ser transmitida para o silício nem para o dióxido de titânio, levando à perda de energia.

“O material obtido foi um wafer de silício com estruturas em forma de pilar crescidas em sua superfície. Foi utilizado como substrato para a amostra. Nanopartículas de ouro foram colocadas no topo desses pilares e toda a estrutura foi revestida com óxido de titânio. nanopartículas contataram apenas dióxido de titânio, e simultaneamente foram isolados do silício. O número de limites entre as camadas diminuiu, e tentamos descrever os processos no material. Além disso, presumimos que esta estrutura aumentaria a eficiência do uso da energia da luz iluminando a superfície do nosso material, "diz o Dr. Maxim Mishin, professor de Física, Química, e Departamento de Tecnologia de Equipamentos de Microssistemas da SPbPU.

Em São Petersburgo, um grupo científico internacional estabeleceu um modelo de uma nova estrutura, então, a parte principal da estrutura foi criada em Hannover:um wafer de silício com pilares e nanopartículas de ouro situados no topo.

A experiência foi realizada como segue. Primeiro, a bolacha foi oxidada, ou seja, foi coberto com uma camada do substrato, e nanopartículas de ouro foram colocadas em cima dele. "Depois disso, Enfrentamos a próxima tarefa:criar pilares e realizar o ataque químico do substrato para que fique sob as partículas e não e entre elas. Considerando que estamos lidando com a nanoescala - o diâmetro das nanopartículas de ouro é de cerca de 10 nanômetros, e a altura do pilar é de 80 nanômetros - esta não é uma tarefa trivial. O desenvolvimento da nanoeletrônica moderna torna possível usar os chamados métodos de corrosão "seca", como a corrosão iônica reativa, "acrescenta o Dr. Marc Christopher Wurz do Instituto de Tecnologia de Microprodução da Leibniz University Hannover.

De acordo com os cientistas, o processo não foi rápido. Nos primeiros estágios do experimento, ao usar a corrosão iônica, todas as nanopartículas de ouro foram simplesmente demolidas do wafer oxidado. No decurso de uma semana, os pesquisadores estavam selecionando os parâmetros para o sistema de plasma de condicionamento, para que as nanopartículas de ouro permanecessem na superfície. Todo o experimento foi conduzido em 10 dias.

Este projeto científico está em andamento. Os pesquisadores relatam que esse material nanocompósito pode ser usado em dispositivos ópticos que operam no espectro de luz visível. Além disso, pode ser usado como um catalisador para produzir hidrogênio a partir da água, ou para purificar a água, estimulando a decomposição de moléculas complexas. Além disso, este material pode ser útil como um elemento de um sensor que detecta vazamentos de gás ou aumento da concentração de substâncias nocivas no ar.