p Pesquisadores da Universidade Johns Hopkins desenvolveram um novo método para produzir cristais semicondutores atomicamente finos que poderia um dia permitir dispositivos eletrônicos mais poderosos e compactos. p Ao usar superfícies de silicone especialmente tratadas para ajustar o tamanho e a forma dos cristais, os pesquisadores descobriram uma maneira potencialmente mais rápida e menos cara de produzir cristais semicondutores de próxima geração para microchips. Os materiais cristalinos produzidos desta forma podem, por sua vez, permitir novas descobertas científicas e acelerar os desenvolvimentos tecnológicos em computação quântica, eletrônicos de consumo, e células e baterias solares de maior eficiência.

p Os resultados são descritos em um artigo publicado hoje em Nature Nanotechnology .

p "Ter um método para esculpir cristais em nanoescala com precisão, rapidamente, e sem a necessidade de processos tradicionais de cima para baixo, apresenta grandes vantagens para a ampla utilização de nanomateriais em aplicações de tecnologia, "disse Thomas J. Kempa, um professor de química da Universidade Johns Hopkins que dirigiu a pesquisa.

p A equipe de Kempa primeiro mergulhou substratos de silício - os suportes amplamente usados ​​em ambientes industriais para processar semicondutores em dispositivos - com gás fosfina. Quando os cristais foram persuadidos a crescer nos suportes de silício tratados com fosfina, os autores descobriram que eles cresceram em estruturas que eram muito menores e de maior qualidade do que os cristais preparados por meios tradicionais.

p Os pesquisadores descobriram que a reação da fosfina com o suporte de silício causou a formação de uma nova "superfície projetada". Essa superfície estimulou os cristais a crescerem como "fitas" horizontais, em oposição às folhas planas e de formato triangular que normalmente são produzidas. Além disso, a tez uniforme e a estrutura de bordas limpas dessas fitas rivalizavam com a qualidade dos nanocristais preparados por meio de processos de padronização e corrosão padrão da indústria, que costumam ser trabalhosos, demorado, e caro, Disse Kempa.

p Os nanocristais preparados neste estudo são chamados de "dichalcogenetos de metais de transição" ou TMDs. Como o grafeno, Os TMDs têm desfrutado de ampla atenção por possuírem propriedades poderosas que são uma consequência única de sua escala "bidimensional". Mas os métodos convencionais de processamento lutam para alterar prontamente a textura dos TMDs de forma que se adaptem às novas descobertas e ao desenvolvimento de tecnologias de melhor desempenho.

p Notavelmente, as versões dos TMDs que Kempa e sua equipe foram capazes de criar eram tão pequenas que eles as apelidaram de "unidimensionais" para diferenciá-las das folhas bidimensionais usuais com as quais a maioria dos pesquisadores está familiarizada.

p As limitações de processamento de materiais são uma das razões pelas quais a Lei de Moore tem desacelerado nos últimos anos. A regra, apresentado em 1965 pelo cofundador da Intel Gordon E. Moore, afirma que o número de transistores, e seu desempenho, em um circuito integrado denso dobrará aproximadamente a cada dois anos. Empacotar tantos transistores de micron em microchips, ou circuitos integrados, é a razão pela qual os eletrônicos de consumo estão ficando cada vez menores, mais rápido, e mais inteligente nas últimas décadas.

p Contudo, a indústria de semicondutores agora está lutando para manter esse ritmo.

p Características notáveis ​​dos cristais preparados por Kempa e sua equipe incluem:

1. Sua estrutura atômica altamente uniforme e qualidade derivam do fato de que eles foram sintetizados ao invés de fabricados através dos métodos tradicionais de padronização e gravação. A qualidade elegante desses cristais pode torná-los mais eficientes na condução e conversão de energia em células solares ou catalisadores.
2. Os pesquisadores conseguiram fazer crescer diretamente os cristais de acordo com suas especificações precisas, alterando a quantidade de fosfina.
3. O "substrato do designer" é "modular, "o que significa que laboratórios acadêmicos e industriais podem usar essa tecnologia em conjunto com outros processos de crescimento de cristal existentes para fazer novos materiais.
4. Os "substratos de design" também são reutilizáveis, economizando dinheiro e tempo no processamento.
5. O resultado em forma de fita, cristais unidimensionais emitem luz cuja cor pode ser ajustada ajustando a largura da fita, indicando sua promessa potencial em aplicações de informação quântica.

p "Estamos contribuindo com um avanço fundamental no controle racional da forma e dimensão dos materiais em nanoescala, "Kempa disse.

p Este método pode "esculpir cristais em nanoescala de maneiras que antes não eram possíveis, "Ele acrescentou." Esse controle sintético preciso do tamanho do cristal nessas escalas de comprimento não tem precedentes. "

p "Nosso método pode economizar tempo e dinheiro de processamento substanciais, "disse ele." Nossa capacidade de controlar esses cristais à vontade poderia permitir aplicações em armazenamento de energia, computação quântica e criptografia quântica. "