Yogesh Vohra, Doctor., utiliza la deposición de vapor químico de plasma de microondas para crear películas de cristal delgadas de materiales nunca antes vistos. Este esfuerzo busca materiales que se acerquen a un diamante en dureza y sean capaces de sobrevivir a presiones extremas. temperatura y ambientes corrosivos. La búsqueda de nuevos materiales está motivada por el deseo de superar las limitaciones del diamante, que tiende a oxidarse a temperaturas superiores a 600 grados centígrados y también reacciona químicamente con metales ferrosos.

Vohra, profesor y académico universitario en el Departamento de Física de la Universidad de Alabama en Birmingham, ahora informa, en el diario Informes científicos , síntesis de un nuevo material de carburo de boro rico en boro. Esta película, cultivado en una oblea de silicio de 1 pulgada, es químicamente estable, tiene un 37 por ciento de dureza que el diamante cúbico y actúa como aislante.

Igualmente importante, Las pruebas experimentales del nuevo material, incluida la difracción de rayos X y la medición de la dureza del material y el módulo de Young, concuerdan estrechamente con los valores pronosticados calculados por el equipo de investigadores de la UAB dirigido por Cheng-Chien Chen. Doctor., profesor ayudante de física en la UAB. Los valores predichos provienen del análisis de primeros principios, que utiliza cálculos de la teoría funcional de densidad impulsada por supercomputadoras de núcleos cargados positivamente y electrones cargados negativamente. Por lo tanto, Vohra, Chen y sus colegas han creado un nuevo compuesto de boro-carbono y han demostrado el poder predictivo del análisis de los primeros principios para predecir las propiedades de estos materiales.

El nuevo material tiene la fórmula química B50C2, lo que significa 50 átomos de boro y dos átomos de carbono en cada subunidad de la estructura cristalina. La cuestión crucial es dónde se colocan los dos átomos de carbono en cada subunidad cristalina; La inserción de los carbonos en otros sitios conduce a materiales inestables y metálicos. La colocación precisa de los carbonos se logra variando las condiciones de crecimiento.

El material B50C2 actual se cultivó en un sistema de deposición de vapor químico de plasma de microondas utilizando hidrógeno como gas portador y diborano, 90 por ciento de gas hidrógeno, 10 por ciento de B2H6 y partes por millón de carbono, como gas reactivo. Las muestras se cultivaron a una presión baja equivalente a la presión atmosférica a 15 millas sobre la Tierra. La temperatura del sustrato fue de unos 750 grados Celsius.

"La síntesis de materiales de carburo de boro ricos en boro mediante métodos de deposición de vapor químico sigue siendo relativamente inexplorada y constituye un desafío, ", Dijo Vohra." El desafío es encontrar el conjunto correcto de condiciones que sean favorables para el crecimiento de la fase deseada ".

"Nuestros estudios actuales proporcionan la validación de la teoría funcional de la densidad para predecir la estructura cristalina estable y proporcionar una vía de síntesis metaestable para material de carburo de boro rico en boro para aplicaciones bajo condiciones extremas de presión, temperatura y ambientes corrosivos ".

Coautores del artículo con Vohra y Chen, "Predicciones y síntesis de los primeros principios de B50C2 por deposición de vapor químico, "son Paul A. Baker, Wei-Chih Chen y Shane A. Catledge, Departamento de Física de la UAB.