Vedci spočiatku neverili, že ide o kremík: Nová forma materiálu môže priniesť revolúciu do priemyslu s polovodičmi
Vedcom z Northeastern University sa podarilo vytvoriť mimoriadne husté, no ultratenké kremíkové drôty.
Po desaťročnom výskume sa vedcom z Northeastern University podarilo vytvoriť mimoriadne husté, no pritom ultratenké kremíkové drôty. Ich štúdia začala úplnou náhodou a počas desiatich rokov čelila ostrej kritike, no teraz by mohla priniesť revolúciu do priemyslu polovodičov.
„Všetko, čo sme urobili bolo nové, chcelo to veľa vytrvalosti,“ vysvetľuje Yung Joon Jung, profesor mechanického a industriálneho inžinierstva na Northeastern University.
Výskumníkom sa podarilo dosiahnuť mimoriadny pokrok v oblasti syntézy nanodôrtov objavom novej formy kremíku s výnimočnou hustotou. Vyrobené drôty majú priemer len päť nanometrov. Ako už bolo spomenuté, experiment sa začal pred desiatimi rokmi a to úplnou náhodou. Jung si všimol nezvyčajný výsledok experimentu. Pozrel sa naň pomocou elektrónového mikroskopu a všimol si, že kremík sa líši od formy, akú chcel vytvoriť.
Rozhodol sa preto do objavu ponoriť. Zistil, že zvláštna a nová forma kremíku je mimoriadne drobná a má tvar drôtu. Materiál sa im podarilo vyrobiť, no nedokázali vylepšiť proces syntézy. Preto sa museli vedci vrátiť späť na začiatok. V tomto bode využili možnosti počítačového modelovania a simulácií.
Zvláštny materiál
Spočiatku sa predpokladalo to, že materiál, ktorý vznikol zo skúmaných kremíkových oblátok nebol vôbec kremík. Oproti bežnému materiálu mala nová forma až o 10-20% hustejšiu štruktúru. Za bežných prípadov by štruktúra v tak stlačenom stave nemala byť stabilnou.
„Rovnaký názor zdieľala aj vedecká komunita. Častokrát sme počuli, že by to nemal byť kremík, pretože takéto veci sa v materiáli jednoducho nevyskytujú,“ tvrdí Jung.
Napriek tomu počítačové modely ukazovali opak. Hoci má nový materiál mimoriadne zvláštne vlastnosti, stále ide o kremík, ktorý má na vrchu veľmi tenkú vrstvu oxidu. Autori výskumu označujú nový materiál ako „mimoriadne sľubný“. Stlačená štruktúra pravdepodobne zodpovedá za všetky nezvyčajné vlastnosti, ktoré môžu vedci pozorovať.
Neprehliadnite
Kremík sa využíva ako polovodič hlavne v elektronike, napríklad v počítačových čipoch, tranzistoroch, či diódach. Ide o lacný materiál, ktorého je na Zemi dostatok. Autori štúdie ale vysvetľujú, že sa v prírode nenachádza vo svojej čistej forme. Väčšinou existuje v kombinácií s inými horninami, či minerálmi.
Tradičný kremík ale nezvláda vysoké teploty, preto musí pracovať pri nízkom napätí. Nová forma kremíku si vyžaduje väčší stimul na to, aby viedla elektriku, no dokáže pracovať pri oveľa vyšších teplotách a napätí. Nový materiál je zároveň mimoriadne odolný voči oxidácii. Nanodrôty z nového materiálu by tým pádom mohli vylepšiť napríklad lítium-iónové batérie, no využitie nájdu aj v mnohých ďalších odvetviach. Autori štúdie tvrdia, že nanodrôty by mohli byť využité aj pod vodou, napríklad pri získavaní solárnej energie.
Práca vedcov však aj naďalej pokračuje. V ďalších krokoch sa pokúsia zistiť, prečo je táto nová forma kremíku tak stabilná, hoci by nemala byť.
Komentáre