Атомарно плоский кремний поможет в создании новых химических датчиков

Кремний по праву считается рабочей лошадкой электронной промышленности: он служит основным материалом для крошечных транзисторов, которые позволяют работать электронным часам и компьютерам.

И вот теперь ученые преуспели в создании практически атомарно плоского кремния в ходе реакции при комнатной температуре. Однажды этот плоский кремний может стать основой для новых биологических и химических датчиков.

«В целом мы сделали превосходные кремниевые поверхности в мензурке», сказал руководитель научной группы химик Мелисса Хайнс из Корнеллского университета. Стоит отметить, что и раньше ученые производили совершенно плоский кремний, однако предшествующая работа была сосредоточена на кремниевых поверхностях, вырезанных из плоскости кристалла, который не используется в электронной промышленности. Группа Хайнс создала стандартные плоские поверхности.

Создание первой атомарной поверхности стало сюрпризом. Считалось, что процесс распада, который ученые используют для чистки, оставляет грубую, ухабистую поверхность. Хайнс попросила одного из аспирантов сделать снимок поверхности с помощью туннельного микроскопа, который способен делать снимки поверхности на атомном уровне. „Когда мы увидели полученные изображения, то удивились, поскольку поверхность оказалась весьма плоской“, заявила Хайнс.

Снимки показали поверхность с чередующимися рядами атомной толщины. С помощью дополнительных инструментов компьютерного моделирования и инфракрасной спектроскопии ученые решили, что кремниевые атомы в рядах были связаны с атомами водорода, которые действовали как воск, предотвращая дальнейшую реакцию, когда поверхность оказывалась на воздухе.

„Это означает, что если взять эту плоскую поверхность, вытащить ее из водных реагентов и сполоснуть, то на воздухе она может лежать до двадцати минут, не вступая в реакцию“, сказала Хайнс. „Если бы мне кто-нибудь  сказал об этом раньше, я решила бы, что человек явно не в себе“.

Ученые полагают, что частично причина в плоскости кремниевых поверхностей, которые каждый 15 секунд погружаются и изымаются из раствора, предотвращая образование избыточного травления. „Сам эксперимент достаточно прост: берем кусок кремния, взбалтываем его в мензурке с раствором, вытаскиваем и смотрим. У нас нет оснований полагать, что 20 лет назад не изготавливались столь же плоские кремниевые поверхности, но вот с помощью туннельного микроскопа их никто еще не анализировал, а потому ничего о них известно не было“, сказала Хайнс.

Группа Хайнс теперь работает над внедрением молекул в атомарно гладкую кремниевую поверхность в надежде на построение новых химических или биологических датчиков. „Пока я не могу сказать точно, как мы добьемся этого, но результаты у нас уже многообещающие“, заключила Хайнс.

29.10.2012