p O silício semicondutor está no centro da atual revolução na eletrônica e na computação. Em particular, pode produzir circuitos integrados compactos quando processados ​​por técnicas modernas capazes de fabricar estruturas de apenas alguns nanômetros. p Agora, Man-Fai Ng e Teck Leong Tan no Instituto A * STAR de Computação de Alto Desempenho em Cingapura mostraram que a mistura de silício com materiais semelhantes pode abrir a porta para a fabricação de dispositivos em nanoescala com uma gama diversificada de propriedades que possuem uma gama mais ampla de formulários.

p Ng e Tan usaram simulações de computador de última geração para avaliar a estabilidade estrutural e as propriedades eletrônicas de nanofios à base de silício. Como o nome sugere, os nanofios têm apenas alguns nanômetros de largura, mas podem ter até um milímetro de comprimento. Eles exibem propriedades eletrônicas incomuns porque sua pequena largura restringe o movimento dos elétrons através do fio.

p As propriedades dos nanofios de silício estão bem estabelecidas, mas há um escopo considerável para expandir sua aplicabilidade. Os cientistas antecipam que poderiam realizar uma gama mais diversa de características substituindo parcialmente o silício por outros elementos que estão na mesma coluna do silício na tabela periódica. Existem muitos materiais potenciais, incluindo carbono, germânio e estanho - cada um dos quais pode ser combinado com silício em qualquer proporção para formar uma liga.

p Consequentemente, o número total de ligas possíveis é imenso. Os pesquisadores, portanto, empreenderam uma pesquisa abrangente de todas essas ligas à base de silício para determinar quais são atomicamente estáveis ​​e quais têm as melhores propriedades para dispositivos de nanofios.

p Ng e Tan empregaram três técnicas matemáticas (a saber, teoria da densidade funcional, o método de expansão de cluster e o método de Monte Carlo) para simular diferentes arranjos atômicos em nanofios.

p "Em vez de avaliar todas as estruturas de liga possíveis, nossa abordagem de simulação multiescalar permitiu uma comparação rápida em grande escala de diferentes combinações de estruturas de liga e selecionou aquelas termodinamicamente estáveis, "explicou Ng.

p Os nanofios de germânio-silício e estanho-silício mais estáveis ​​são aqueles em que os átomos de silício estão concentrados ao redor da borda do fio e as outras espécies atômicas estão no núcleo. Por outro lado, um nanofio de carbono-silício ideal exibiu um arranjo ordenado das espécies atômicas.

p Uma vez que eles identificaram o arranjo atômico ideal, Ng e Tan calcularam o bandgap de energia - um parâmetro crítico para determinar as propriedades eletrônicas dos semicondutores. "Próximo, planejamos melhorar a previsão de bandgap para nanofios à base de silício e desenvolver nossa abordagem para abordar nanosistemas mais complicados para aplicações de energia, "diz Ng.