Al igual que una cena demasiado cocinada, el siguiente, llamado material maravilloso para la electrónica de próxima generación, se ha "pegado al plato" hasta que los investigadores del Instituto de Materiales Superconductores y Electrónicos (ISEM) de la UOW encontraron una solución revolucionaria.

El material es siliceno, la forma más fina posible de silicio, compuesto por una capa bidimensional de cristales de silicio.

Los electrones se mueven ultrarrápido en silicene, reduciendo la energía requerida para impulsar dispositivos electrónicos y allanando el camino para aún más pequeños, flexible, Electrónica transparente y de bajo coste energético.

Hasta ahora, silicene se ha "cultivado" en una superficie metálica, pero los investigadores no tenían una forma probada de liberarlo del sustrato para crear un material independiente que luego pudiera incorporarse en dispositivos y componentes electrónicos.

El investigador del ISEM, el Dr. Yi Du, y su equipo han utilizado oxígeno para separar una capa gruesa de silicio de un solo átomo de su superficie. Superar el obstáculo clave que impide la producción de un material con potencial para sobrecargar la electrónica.

"Sabemos que los cristales de silicio prefieren adherirse firmemente al sustrato metálico y, debido a que son demasiado delgados para ser despegados con herramientas mecánicas, es imposible quitarlos del sustrato, "Dijo el Dr. Du.

Los investigadores han experimentado con la idea de usar 'tijeras químicas' para romper el vínculo entre el silicene y el sustrato y el gran avance para el Dr. Du y su equipo se logró mediante el uso de moléculas de oxígeno como tijeras químicas para cortar el silicene de su sustrato.

La obra, apoyado por el Australian Research Council (ARC), implica varias técnicas especiales que solo se pueden realizar en ISEM con la ayuda de sus poderosas herramientas, incluyendo un microscopio de barrido de efecto túnel, lo que crea un entorno de vacío ultra alto unas cien veces más alto que el nivel de vacío experimentado en órbita en la Estación Espacial Internacional.

"Debido a que los niveles de vacío son tan altos, podemos inyectar las moléculas de oxígeno en la cámara y se convierten en un 'flujo molecular' que sigue una ruta recta, ", Dijo el Dr. Du." Esto nos permite dirigir estas moléculas con precisión a las capas de silicene, actuando como tijeras para separar el siliceno ".

El resultado es una capa de silicio independiente, con una apariencia muy parecida a una celosía de panal de abejas, que podría transferirse a un sustrato aislante para fabricar transistores avanzados.

La teoría del siliceno bidimensional se introdujo en 1994, pero no fue hasta 2012 que los científicos, incluyendo un equipo en UOW, silicene fabricado con éxito en el laboratorio.

Silicene es un jugador emergente en la categoría de supermateriales, junto con el grafeno, que es una capa de carbono de un solo átomo de espesor. Se ha demostrado que el grafeno es el conductor de electricidad más rápido que se haya encontrado hasta ahora, más rápido que el silicio de uso común.

El grafeno no se puede cambiar entre los estados de conductividad activado y desactivado. Esto lo hace inadecuado para aplicaciones como transistores.

Debido a que el silicio y el carbono se encuentran uno al lado del otro en la tabla periódica, Los científicos se inspiraron para investigar si las propiedades atómicas del silicio podrían ser igualmente revolucionarias pero explotadas más fácilmente debido a su compatibilidad con la electrónica existente basada en el silicio.

"Este trabajo resuelve el prolongado problema de aislar este supermaterial para un mayor desarrollo de dispositivos. Desafía toda la literatura científica sobre el siliceno desde su descubrimiento, "Dijo el Dr. Du.

"Estos hallazgos son relevantes para el futuro diseño y aplicación de dispositivos espintrónicos y nanoelectrónicos basados ​​en silicio".

La investigación fue publicada recientemente en la revista Avances de la ciencia y Ciencia Central ACS y es el resultado de la colaboración entre investigadores australianos y chinos, incluido el profesor Jijun Zhao, de la Universidad Tecnológica de Dalian y el Dr. Jiaou Wang en la Instalación de Radiación Sincrotrón de Beijing (Academia de Ciencias de China).