Pesquisadores do Laboratório de Física de Plasmas de Princeton (PPPL) desenvolveram um modelo inovador para a produção de silício negro, um avanço significativo para aplicações solares e outras tecnologias. O modelo, baseado no uso de flúor gasoso, abre novos horizontes no campo da química quântica.
O silício negro, reconhecido pela sua excelente capacidade de absorver luz, é um elemento chave em células solares, sensores de luz e até em superfícies antibacterianas. Sua produção é tradicionalmente realizada por meio da gravação na superfície do silício, criando microfuros a nível nanométrico que aprimoram suas propriedades luminosas e alteram, também, sua cor.
A pesquisa liderada por Yuri Barsukov, investigador pós-doutorado no PPPL, e sua equipe se destaca pela escolha de estudar a interação entre o flúor gasoso e o silício. Esta abordagem original visa preencher a lacuna nas pesquisas sobre o papel de substâncias neutras como o flúor na produção de silício negro. Segundo Yuri Barsukov, compreender precisamente os mecanismos envolvidos neste processo é uma contribuição importante tanto para a ciência fundamental quanto para o aperfeiçoamento dos métodos de produção.
O modelo desenvolvido pela equipe do PPPL demonstra como o flúor gasoso interage com os átomos de silício, quebrando algumas ligações mais frequentemente que outras, dependendo de sua orientação na superfície. Essa interação seletiva leva a uma superfície rugosa, essencial para aumentar a absorção de luz em células solares. Barsukov enfatiza que, para obter uma superfície lisa, necessária na fabricação de microchips, seria preciso utilizar um reagente diferente.
Este projeto representa uma mudança de paradigma para o PPPL, tradicionalmente focado na física de plasmas, estendendo-se agora para a química quântica. Esta pesquisa, coescrita por Omesh Dhar Dwivedi, Sierra Jubin, Joseph R. Vella, e Igor Kaganovich, foi publicada na
Journal of Vacuum Science & Technology A.
A química quântica, que examina a estrutura e a reatividade das moléculas através da mecânica quântica, é enriquecida por este estudo. Abre-se assim a possibilidade de novos métodos de fabricação no campo da microeletrônica e dos dispositivos quânticos, apoiados pelo financiamento em pesquisa e desenvolvimento do PPPL.
O novo modelo de produção de silício negro com flúor gasoso marca um significativo passo à frente, não apenas para a tecnologia solar, mas também para uma melhor compreensão das interações químicas e físicas no nível quântico. Esta descoberta é um exemplo claro de como a pesquisa fundamental pode pavimentar o caminho para avanços tecnológicos práticos e inovadores.
Fonte: Journal of Vacuum Science & Technology A