El silicio es el caballo de batalla de la industria electrónica, sirviendo como material base para los diminutos transistores que hacen posible que los relojes digitales marquen y las computadoras calculen. Ahora los científicos han logrado crear silicio plano casi atómicamente, de la orientación utilizada por la industria electrónica, en una reacción a temperatura ambiente. El silicio plano podría algún día servir como base para nuevos sensores biológicos y químicos. Los investigadores presentarán su trabajo en el 59 ° Simposio y Exposición Internacional de AVS, celebrado del 28 de octubre al 2 de noviembre en Tampa, Fla.

"En esencia, hemos hecho superficies de silicona perfectas en un vaso de precipitados, "dice la líder del equipo Melissa Hines, químico de la Universidad de Cornell. Los investigadores habían hecho silicio perfectamente plano antes, pero el trabajo anterior se centró en superficies de silicio cortadas a lo largo de un plano del cristal que no se utiliza en la industria electrónica. El equipo de Hines ha creado las superficies planas a lo largo de la orientación de cristal estándar de la industria.

La creación de la primera superficie casi atómicamente plana del equipo fue una sorpresa. Se creía ampliamente que el proceso de disolución que el equipo usó para limpiar el silicio quedaba áspero, Superficies con baches. Hines estaba trabajando en un artículo de revisión y le había pedido a uno de sus estudiantes de posgrado que tomara una fotografía de la superficie utilizando un instrumento llamado microscopio de túnel de barrido (STM) que puede obtener imágenes de superficies con detalles a nivel atómico. "Cuando miramos la superficie, inesperadamente nos dimos cuenta, 'Oye, esto en realidad se ve muy plano, '", Dice Hines.

Las imágenes del microscopio mostraron una superficie con filas alternas de un solo átomo de ancho. Usando las herramientas adicionales de simulaciones por computadora y espectroscopía infrarroja, los investigadores determinaron que los átomos de silicio en las filas estaban unidos a átomos de hidrógeno que actuaban como una cera. evitando que la superficie reaccione aún más una vez que se colocó en el aire. "Lo que eso significa es que si tomas esta superficie perfectamente plana, sáquelo de los reactivos acuosos, y enjuagarlo, puede dejarlo tirado en el aire ambiente del orden de 10 a 20 minutos sin que comience a reaccionar, "dice Hines." Si me hubieras dicho como estudiante de posgrado que podrías tener una superficie limpia que pudiera estar en el aire durante 10 minutos, Hubiera pensado que estabas loco ".

El equipo cree que parte de la razón por la que sus superficies de silicio son tan planas es que sumergen las obleas dentro y fuera de la solución aproximadamente cada 15 segundos. evitando que las burbujas de la reacción se acumulen y causen un grabado desigual. Sin embargo, también dan crédito a las imágenes STM por ayudarles a darse cuenta de lo planas que eran las superficies. El equipo construyó la información de las imágenes mediante el uso de simulaciones por computadora y otras herramientas para revelar los pasos exactos de la reacción química que tuvo lugar en la solución. "Experimentalmente, este es un experimento muy simple:tomas un trozo de silicona, lo agitas en un vaso de precipitados con solución, y luego lo sacas y lo miras. Para ser sincero, no hay razón para pensar que Bell Labs no hizo una superficie tan buena como la nuestra hace veinte años, pero no lo miraron con STM, para que no supieran, "dice Hines.

El equipo de Hines ahora está trabajando en la adición de moléculas al átomo suave, superficie de silicio terminada en hidrógeno con la esperanza de construir nuevos sensores químicos o biológicos. "En este punto, No puedo decirte exactamente cómo lograremos esto, pero tenemos resultados prometedores y esperamos poder informar más pronto, "dice Hines.