Numa rara colaboração, dois cientistas, irmãos que trabalham em disciplinas não relacionadas, combinaram conhecimentos complementares para resolver um problema químico relacionado com a utilização de silício em dispositivos electrónicos.



Líder do National Deuteration Facility, Dr. Tamim Darwish, sugeriu a seu irmão, Dr. Nadim Darwish, professor sênior com experiência em eletrônica molecular na Curtin University, que a deuteração do silício poderia melhorar suas propriedades.

Dr. Tamim Darwish está muito familiarizado com as propriedades únicas do deutério, um isótopo de hidrogênio que é usado para substituir o hidrogênio em moléculas e é o foco do trabalho no National Deuteration Facility (NDF).

Esta instalação da ANSTO é líder mundial em deuteração para aplicações de pesquisa e é especializada no fornecimento de moléculas deuteradas sob medida e técnicas de rotulagem.

Os resultados de suas pesquisas foram publicados em ACS Applied Materials &Interfaces relata melhorias nas propriedades do silício quando o hidrogênio foi substituído por deutério na camada superficial.

Nos últimos anos, tem havido um interesse significativo em uma tecnologia que combina silício e moléculas orgânicas para diversas aplicações, como sensores, células solares, geração de energia e dispositivos eletrônicos moleculares.

O desafio desta tecnologia é que as superfícies feitas de silício e hidrogênio (superfícies Si-H), cruciais para a construção desses dispositivos, são propensas à oxidação. Essa oxidação pode prejudicar a estabilidade dos dispositivos tanto mecânica quanto eletronicamente.

Neste estudo, os irmãos Darwish e seus colegas descobriram que se o hidrogénio for substituído por deutério, criando superfícies Si-D, estas superfícies tornam-se muito mais resistentes à oxidação quando expostas a tensões positivas ou negativas. As superfícies Si-D demonstraram mais estabilidade contra a oxidação e suas características elétricas foram mais consistentes em comparação às superfícies Si-H.

Os investigadores recomendaram o uso de superfícies Si-D em vez de superfícies Si-H em aplicações que requerem superfícies de silício não oxidadas, como biossensores eletroquímicos, dispositivos eletrônicos moleculares à base de silício e geradores triboelétricos à base de silício.

Os efeitos significativos de isótopos de superfície relatados neste estudo têm implicações para o projeto de dispositivos baseados em silício, eletrônica molecular e dispositivos de geração de energia baseados em silício. Além disso, estas descobertas impactam a interpretação das características de transporte de carga em tais dispositivos.

Mais informações: Tiexin Li et al, Terminal Deuterium Atoms Protect Silicon from Oxidation, ACS Applied Materials &Interfaces (2023). DOI:10.1021/acsami.3c11598
Informações do diário: Materiais Aplicados e Interfaces ACS

Fornecido pela Organização Australiana de Ciência e Tecnologia Nuclear (ANSTO)