p (PhysOrg.com) - Os pesquisadores da Universidade de Maryland criaram uma maneira completamente nova de produzir materiais semicondutores de alta qualidade, essenciais para microeletrônica e nanotecnologia avançadas. Publicado na edição de 26 de março de Ciência , sua pesquisa é um passo fundamental à frente na ciência dos nanomateriais que pode levar a avanços significativos em chips de computador, células fotovoltaicas, biomarcadores e outras aplicações, de acordo com os autores e outros especialistas. p "Este é um importante, grande avanço que mostra que é possível fazer algo que antes era impossível, "disse o Professor Associado do Instituto de Tecnologia de Massachusetts Francesco Stellacci, cujo próprio trabalho se concentra na descoberta de novas propriedades em materiais em nanoescala e no desenvolvimento de novos esquemas de nanofabricação. "Esta pesquisa mostra que é possível, em nanoescala, dois materiais coexistirem alegremente em sua interface, dois materiais que não coexistiriam de outra forma, "explicou Stellacci, que não estava envolvido no estudo.

p Liderado por Min Ouyang, professor assistente no departamento de física e no Maryland NanoCenter, a equipe da Universidade de Maryland criou um processo que usa termodinâmica química para produzir, em solução, uma ampla gama de diferentes materiais de combinação, cada um com um invólucro de semicondutor monocristalino estruturalmente perfeito ao redor de um núcleo de metal.

p Ouyang e seus colegas pesquisadores Jiatao Zhang, Yun Tang e Kwan Lee, dizem que seu método oferece uma série de benefícios sobre o processo existente, conhecido como epitaxia, usado para criar semicondutores de cristal único e dispositivos relacionados. A maior vantagem de seu processo não epitaxial pode ser que ele evita duas restrições principais da epitaxia - um limite na espessura da camada semicondutora de deposição e um requisito rígido para "correspondência de rede".

p As restrições do método epitaxial restringem os materiais que podem ser formados com ele. Por exemplo, autores Ouyang, Zhang, Tang e Lee observam que as tentativas de usar epitaxia para alcançar o tipo de nanoestruturas híbridas núcleo-casca que demonstraram em seu artigo não tiveram sucesso.

p "Nosso processo deve permitir a criação de materiais que gerem componentes microeletrônicos multifuncionais altamente integrados; melhor, materiais mais eficientes para células fotovoltaicas; e novos biomarcadores, "disse Ouyang, que observou que sua equipe está em processo de pedido de patente. “Imaginamos, por exemplo, que podemos usar este método para criar novos tipos de células fotovoltaicas que são dez vezes mais eficientes na conversão de luz solar em eletricidade do que as células atuais.

p "Nosso método não requer uma instalação de sala limpa e os materiais não precisam ser formados no vácuo da mesma forma que os feitos por epitaxia convencional, "Ouyang disse." Assim, também seria muito mais simples e barato para as empresas produzirem materiais em massa com nosso processo. "

p Epitaxy é um dos pilares da indústria contemporânea de semicondutores e nanotecnologia. Foi considerado o método mais acessível de crescimento de cristal de alta qualidade para muitos materiais semicondutores, incluindo silício-germânio, nitreto de gálio, arsenieto de gálio, fosfeto de índio e grafeno.

p Um Salto Quântico

p O novo método também pode ser usado para projetar e fabricar estruturas quânticas artificiais que ajudam os cientistas a compreender e manipular a física básica do processamento de informações quânticas em nanoescala, disse Ouyang, observando que ele e sua equipe têm um artigo separado sobre as aplicações desse método na ciência quântica que esperam ser publicado em um futuro próximo.

p Este trabalho foi apoiado pelo Office of Naval Research, a National Science Foundation (NSF) e a Beckman Foundation. O suporte da instalação foi do Maryland Nanocenter e sua Nanoscale Imaging, Laboratório de Espectroscopia e Propriedades, que é apoiado em parte pela NSF como uma instalação experimental compartilhada dos Centros de Engenharia e Ciência de Pesquisa de Materiais.