Un simple, El método ecológico que aplica una capa protectora a los semiconductores podría ayudar a desarrollar estos materiales para muchas aplicaciones. desde baterías hasta biosensores.

El silicio forma una capa de óxido en su superficie cuando se expone al aire o la humedad, lo que puede restar valor a sus propiedades electrónicas. Agregar una 'piel' de moléculas al silicio puede proporcionar una barrera física que previene la oxidación, pero formar estas monocapas puede ser complicado, requiriendo una atmósfera inerte y largos tiempos de procesamiento, o exigir el uso de disolventes orgánicos potencialmente dañinos.

Sreenivasa Reddy Puniredd del Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales y sus colegas ahora han desarrollado una nueva forma de administrar las moléculas protectoras utilizando dióxido de carbono supercrítico (scCO2). El dióxido de carbono se convierte en scCO2 a alta presión, cuando se convierte en un líquido que fluye libremente y es químicamente inerte, barato, y más respetuosos con el medio ambiente que los disolventes tradicionales.

Los investigadores utilizaron scCO2 para transportar moléculas llamadas alquiltioles, que contienen largas cadenas de carbono con un átomo de azufre en un extremo. El azufre forma un enlace estable con el silicio, mientras que las cadenas de carbono repelentes al agua forman una piel muy compacta en la superficie del silicio.

Para aplicar el recubrimiento utilizaron alquiltioles que contenían entre siete y 18 átomos de carbono para recubrir el silicio, germanio, y nanocables de silicio. Cada procedimiento tomó algunas horas, y produjo monocapas de entre 1,6 nanómetros y 2,3 nanómetros de espesor que resistían el desgaste y repelían el agua. El mayor efecto se observó en las cadenas de alquiltiol más largas.

Las monocapas también protegieron la superficie del oxígeno durante más de 50 días; los preparados usando disolventes convencionales fueron típicamente estables durante menos de siete días. "Se esperaba el aumento de la estabilidad, pero tal estabilidad a largo plazo fue una sorpresa, "dice Puniredd.

Los nanocables de silicio se están probando para una variedad de aplicaciones biológicas, incluyendo biosensores y superficies antibacterianas. Aunque es frágil y se daña fácilmente con otros métodos de formación de monocapa, los nanocables de silicio no resultaron dañados por el proceso scCO2, permitiendo a los investigadores probar cómo interactúan con las células hepáticas humanas. Aquellos protegidos por el alquiltiol de 18 carbonos redujeron significativamente el crecimiento celular en los nanocables, en comparación con nanocables sin protección o una superficie plana de silicio. Probablemente esto se deba a que las proteínas de las células no pudieron adherirse a las largas cadenas de carbono de la monocapa.

"Esta tecnología scCO2 se puede adoptar para muchos tipos de modificación de superficies inorgánicas, "dice Puniredd." La tecnología no solo es escalable, pero también mejora la calidad y estabilidad de la película. Potencialmente, puede reemplazar miles de millones de libras de solventes orgánicos que se utilizan cada año en la fabricación de películas delgadas y aplicaciones de limpieza ".