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  • El silicio difícil de estirar se vuelve superelástico

    Ilustración del crecimiento de nanocables de silicio estirables. Crédito:Xue et al. © 2017 Sociedad Química Estadounidense

    Como material duro y quebradizo, el silicio prácticamente no tiene elasticidad natural. Pero en un nuevo estudio, Los investigadores han demostrado que el silicio amorfo se puede convertir en nanocables superelásticos en forma de herradura que pueden someterse a un estiramiento de más del doble de su longitud original. y aún mantienen sus excelentes propiedades eléctricas.

    Los resultados son una gran noticia para el área de la electrónica extensible. ya que sugieren que los resortes de nanocables de silicio podrían servir como un material semiconductor estirable para futuros flexibles, dispositivos electrónicos flexibles. Hasta aquí, Casi todos los componentes electrónicos extensibles que se han demostrado están hechos de polímeros y semiconductores orgánicos, cuyas propiedades semiconductoras son inferiores a las del silicio.

    Los investigadores, que son de la Universidad de Nanjing, Universidad de Peking, y CNRS-Ecole Polytechnique, han publicado un artículo sobre su nuevo método para cultivar resortes de silicona extensibles en una edición reciente de Nano letras .

    En esfuerzos anteriores para fabricar silicio estirable, algunos de los mejores resultados provienen del uso de la litografía por haz de electrones. En esta técnica, El silicio cristalino ultrafino está grabado en varios patrones, como formas serpentinas y patrones fractales, que dotan al dispositivo de silicio resultante de capacidad de estiramiento. Sin embargo, La litografía por haz de electrones es cara y poco práctica para fabricar componentes electrónicos de gran superficie.

    Como explican los investigadores en el nuevo artículo, Un método ideal y relativamente económico para fabricar nanocables de silicio estirables sería similar a los métodos de extracción de cristales utilizados para cultivar lingotes de cristal de silicio a partir de silicio fundido. En estos métodos, que son ampliamente utilizados en la industria del silicio, un cristal semilla se sumerge en silicio fundido y se tira lentamente hacia arriba, dibujando con él un lingote de silicio cristalino largo.

    Como explican los investigadores, el nuevo método es algo así como una nanoescala, versión en plano de cristal tirando. El proceso, llamada ingeniería de forma de línea, implica guiar las gotitas de indio fundido para que se muevan a lo largo de una pista previamente modelada que está recubierta con silicio amorfo. A medida que la gota se mueve a lo largo de la pista, toma silicio amorfo y precipita nanocables de silicio cristalino.

    En sus demostraciones, Los investigadores hicieron crecer nanocables de silicio cristalino de más de un milímetro de largo en patrones como formas de herradura y una curva de Peano. que previamente se ha demostrado que es uno de los mejores patrones fractales para lograr una gran capacidad de estiramiento. En trabajos anteriores, los investigadores habían demostrado el crecimiento guiado de nanocables de silicio en línea recta, pero la capacidad de hacerlos crecer en patrones estrechamente curvados como estos es esencial para lograr la capacidad de estiramiento. Las pruebas revelaron que los resortes se pueden tirar a más del doble de su longitud original, casi en línea recta, mientras mantienen sus propiedades eléctricas y recuperan rápidamente su forma original cuando se sueltan.

    En el futuro, Los investigadores planean investigar técnicas para transferir los nano resortes de silicio del sustrato de crecimiento a una superficie más blanda que sea más práctica para las aplicaciones. En general, esperan que el método de crecimiento demostrado aquí represente un paso importante hacia el desarrollo de alto rendimiento, Electrónica de silicio estirable.

    "En vista de futuras aplicaciones industriales, la fabricación puede ser extremadamente económica y escalable, de modo que el tamaño de una matriz de resortes 1D pueda ser de varios metros de ancho y enrollable en producción, "coautor Linwei Yu, en la Universidad de Nanjing y la Universidad de Pekín, dicho Phys.org . "Nuestra visión es definir una nueva tecnología de obleas, atendiendo a las necesidades de la electrónica de gran superficie, que ofrece fabricación por lotes, robusto, y canales de silicio cristalino extensibles para infundir un buen rendimiento en la electrónica blanda emergente. Nuestro último progreso ha demostrado una red independiente completa de tales resortes de silicio. Una aplicación inmediata los implementará en la piel para sensores, así como dispositivos mecánicos, dispositivos de efecto de campo, y NEMS. Ojalá, estos nuevos resultados saldrán pronto ".

    © 2018 Phys.org




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