(Phys.org) —Científicos de la Universidad de Texas en Austin y la Universidad de Cornell han fabricado las primeras matrices ordenadas de nanocristales de silicio reportadas hasta la fecha. Brian A. Korgel y sus colegas desarrollaron un nuevo método químico para generar pequeños cristales de silicio, o puntos cuánticos, con un tamaño controlado con precisión y luego confiaron en la naturaleza para organizarlos en estructuras regulares. Las nuevas matrices autoensambladas, presentado en la revista ChemPhysChem , podría ayudar a los investigadores a explotar las prometedoras propiedades emisoras de luz de uno de los semiconductores más importantes comercialmente.
El silicio a granel se utiliza en una amplia gama de aplicaciones, principalmente en la industria electrónica, pero es un absorbente de luz débil y un emisor de luz extremadamente pobre, por lo que no es adecuado para usos que requieran emisión de luz. Estas propiedades cambian cuando el cristal se contrae a nanoescala. Los puntos cuánticos de Si pueden exhibir una luminiscencia visible muy brillante con un color ajustable por tamaño, lo que los hace interesantes para la fabricación de diodos emisores de luz (LED), o incluso como una posible fuente láser. Durante los últimos años ha habido un gran interés en comprender estas propiedades únicas y utilizarlas para crear nuevas tecnologías.
Sin embargo, la mayoría de las aplicaciones requieren matrices de nanocristales, y aunque ha habido esfuerzos para fabricarlos, las colecciones de puntos cuánticos de Si obtenidas hasta la fecha han sido desordenadas, generalmente con una distribución de tamaño significativa. Korgel y sus colaboradores han desarrollado un nuevo método químico que les permite obtener partículas de silicio monodispersas en el rango de tamaño exacto necesario para las propiedades a nanoescala. como la emisión de luz brillante. "Hemos creado las primeras matrices ordenadas, o superredes, de cristales de silicio a nanoescala. Estas colecciones de diminutos cristales de silicio se autoensamblan, de la misma manera que las macromoléculas se autoensamblan en los organismos vivos ", Dice Korgel. "Esto es necesario porque las dimensiones son demasiado pequeñas para ser obtenidas con medios convencionales como las técnicas de modelado litográfico utilizadas para hacer circuitos integrados", él añade. Los científicos también encontraron que las nuevas superredes de nanocristales de Si son mucho más estables térmicamente que otros tipos de superredes de nanocristales reportados anteriormente.
El equipo de Korgel sintetizó nanocristales de Si por descomposición térmica de silsesquioxano de hidrógeno (HSQ), seguido de grabado con HF, reacción con 1-dodeceno, y precipitación selectiva por tamaño de las nanopartículas obtenidas. Los puntos cuánticos se dispersaron luego en cloroformo y finalmente se vertieron. Se aplicaron dos técnicas conocidas, llamadas microscopía electrónica de transmisión (TEM) y dispersión de rayos X de ángulo pequeño con incidencia rasante (GISAXS), para estudiar el orden de los nanocristales. "Debido a que el orden en estos arreglos puede influir en las propiedades de los nanomateriales, las superredes de puntos cuánticos de silicio proporcionan un nuevo campo de juego para comprender y manipular las propiedades del silicio de formas nuevas y únicas ", Dice Korgel.
