Investigadores del Laboratorio de Física de Plasmas de Princeton (PPPL) han desarrollado un modelo innovador para la producción de silicio negro, un avance significativo para aplicaciones solares y otras tecnologías. Este modelo, que utiliza flúor gaseoso, abre nuevos caminos en el ámbito de la química cuántica.
El silicio negro, conocido por su capacidad para absorber la luz de manera eficaz, es un componente esencial en las células solares, sensores de luz e incluso en superficies antibacterianas. Su fabricación se realiza tradicionalmente mediante un proceso de grabado en la superficie del silicio, creando diminutas indentaciones a nivel nanométrico que mejoran sus propiedades luminosas y también alteran su color.
La investigación llevada a cabo por Yuri Barsukov, investigador postdoctoral en el PPPL, y su equipo se diferencia por haber decidido estudiar la interacción entre el flúor gaseoso y el silicio. Este enfoque innovador pretende llenar el vacío en las investigaciones sobre el papel de sustancias neutras como el flúor en la producción de silicio negro. Según Yuri Barsukov, una comprensión precisa de los mecanismos involucrados en este proceso representa una contribución importante tanto para la ciencia básica como para la mejora de los métodos de fabricación.
El modelo desarrollado por el equipo del PPPL desvela cómo el flúor gaseoso interactúa con los átomos de silicio, rompiendo ciertos enlaces más frecuentemente que otros según su orientación en la superficie. Esta interacción selectiva lleva a una superficie rugosa, clave para incrementar la absorción de luz en las células solares. Barsukov subraya que, para obtener una superficie lisa, necesaria en la fabricación de microchips, sería necesario el uso de un reactivo diferente.
Este proyecto marca un punto de inflexión para el PPPL, que tradicionalmente se ha centrado en la física de plasmas, ampliando su campo de estudio a la química cuántica. Esta investigación, coescrita por Omesh Dhar Dwivedi, Sierra Jubin, Joseph R. Vella e Igor Kaganovich, ha sido publicada en el
Journal of Vacuum Science & Technology A.
La química cuántica, que analiza la estructura y reactividad de las moléculas utilizando la mecánica cuántica, se ve enriquecida con este estudio. Abre posibilidades para nuevos métodos de fabricación en el campo de la microelectrónica y dispositivos cuánticos, apoyados por la financiación de investigación y desarrollo del PPPL.
Este nuevo modelo de producción de silicio negro mediante flúor gaseoso representa un avance significativo, no solo para la tecnología solar, sino también para una mejor comprensión de las interacciones químicas y físicas a nivel cuántico. Este descubrimiento es un claro ejemplo de cómo la investigación básica puede conducir a avances tecnológicos prácticos e innovadores.
Fuente: Journal of Vacuum Science & Technology A