p (Phys.org) - Cientistas da Universidade do Texas em Austin e da Universidade Cornell fabricaram os primeiros arranjos ordenados de nanocristais de silício relatados até hoje. Brian A. Korgel e colegas desenvolveram um novo método químico para gerar minúsculos cristais de silício - ou pontos quânticos - com tamanho precisamente controlado e então confiaram na natureza para organizá-los em estruturas regulares. As novas matrizes automontadas, apresentado no jornal ChemPhysChem , poderia ajudar os pesquisadores a explorar as propriedades promissoras de emissão de luz de um dos semicondutores mais importantes comercialmente. p O silício a granel é usado em uma ampla gama de aplicações, principalmente na indústria de eletrônicos, mas é um absorvedor de luz fraco e um emissor de luz extremamente pobre, portanto, não é adequado para usos que requerem emissão de luz. Essas propriedades mudam quando o cristal encolhe para a nanoescala. Os pontos quânticos de Si podem exibir luminescência visível muito brilhante com cor ajustável por tamanho, o que os torna interessantes para a fabricação de diodos emissores de luz (LEDs) - ou mesmo como uma possível fonte de laser. Durante os últimos anos, tem havido grande interesse em compreender essas propriedades únicas e usá-las para criar novas tecnologias.

p Contudo, a maioria das aplicações requer matrizes de nanocristais, e embora tenha havido esforços para fabricá-los, as coleções de pontos quânticos de Si obtidas até o momento foram desordenadas, geralmente com uma distribuição de tamanho significativa. Korgel e colegas de trabalho desenvolveram agora um novo método químico que lhes permite obter partículas de silício monodispersas no intervalo de tamanho exato necessário para propriedades em nanoescala, como a emissão de luz brilhante. "Fizemos as primeiras matrizes ordenadas, ou superredes, de cristais de silício em nanoescala. Essas coleções de minúsculos cristais de silício se auto-organizam - da mesma forma que as macromoléculas se auto-organizam em organismos vivos ", Korgel diz. "Isso é necessário porque as dimensões são muito pequenas para serem obtidas por meios convencionais como as técnicas de padronização litográfica usadas para fazer circuitos integrados", ele adiciona. Os cientistas também descobriram que as novas superredes de nanocristais de Si são muito mais estáveis ​​termicamente do que outros tipos de superredes de nanocristais relatados antes.

p A equipe de Korgel sintetizou nanocristais de Si por decomposição térmica de silsesquioxano de hidrogênio (HSQ), seguido de corrosão com HF, reação com 1-dodeceno, e precipitação seletiva por tamanho das nanopartículas obtidas. Os pontos quânticos foram então dispersos em clorofórmio e finalmente lançados em gotas. Duas técnicas conhecidas - denominadas microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e espalhamento de raios X de baixo ângulo de incidência rasante (GISAXS) - foram aplicadas para estudar a ordenação dos nanocristais. "Como a ordem nesses arranjos pode influenciar as propriedades dos nanomateriais, superredes de pontos quânticos de silício fornecem um novo playground para a compreensão e manipulação das propriedades do silício de maneiras novas e exclusivas ", Korgel diz.