Seria difícil superestimar a importância do silício quando se trata de computação, energia solar, e outras aplicações tecnológicas. (Sem mencionar o fato de que ele constitui uma grande parte da crosta terrestre.) No entanto, ainda há muito a aprender sobre como aproveitar as capacidades do elemento número quatorze.

A forma mais comum de silício cristaliza na mesma estrutura do diamante. Mas outros formulários podem ser criados usando diferentes técnicas de processamento. Novo trabalho liderado por Tim Strobel da Carnegie e publicado em Cartas de revisão física mostra que uma forma de silício, chamado Si-III (ou às vezes BC8), que é sintetizado usando um processo de alta pressão, é o que é chamado de semicondutor de gap estreito.

O que isso significa e por que isso importa?

Metais são compostos capazes de conduzir o fluxo de elétrons que compõe uma corrente elétrica, e isoladores são compostos que não conduzem corrente alguma. Semicondutores, que são usados ​​extensivamente em circuitos eletrônicos, podem ter sua condutividade elétrica ligada e desligada - um recurso obviamente útil. Essa capacidade de mudar a condutividade é possível porque alguns de seus elétrons podem passar de estados de isolamento de baixa energia para estados de condução de alta energia quando submetidos a uma entrada de energia. A energia necessária para iniciar este salto é chamada de gap.

A forma semelhante ao diamante do silício é um semicondutor e outras formas conhecidas são metais, mas as verdadeiras propriedades do Si-III permaneceram desconhecidas até agora. Pesquisas experimentais e teóricas anteriores sugeriram que o Si-III era um metal mal condutor sem um gap, mas nenhuma equipe de pesquisa foi capaz de produzir uma amostra pura e grande o suficiente para ter certeza.

Ao sintetizar puro, amostras a granel de Si-III, Strobel e sua equipe foram capazes de determinar que Si-III é na verdade um semicondutor com um gap extremamente estreito, mais estreito do que o gap de cristais de silício semelhantes a diamante, que é o tipo mais comumente utilizado. Isso significa que o Si-III pode ter usos além do já cheio leque de aplicações para as quais o silício é usado atualmente. Com a disponibilidade de amostras puras, a equipe foi capaz de caracterizar completamente o eletrônico, óptico, e propriedades de transporte térmico de Si-III pela primeira vez.

"Historicamente, o correto reconhecimento do germânio como um semicondutor, em vez do metal que outrora se acreditava ter realmente ajudado a iniciar a era moderna dos semicondutores; de forma similar, a descoberta de propriedades semicondutoras de Si-III pode levar a um avanço tecnológico imprevisível, "comentou o autor principal, Haidong Zhang de Carnegie. "Por exemplo, as propriedades ópticas do Si-III na região do infravermelho são particularmente interessantes para futuras aplicações plasmônicas. "