(PhysOrg.com) -- Ett tillvägagångssätt som banat väg för forskare vid North Carolina State University ger forskare ny insikt i hur kisel binder till andra material på atomnivå. Denna teknik kan leda till förbättrad förståelse för och kontroll över bindningsbildning på atomnivå, och möjligheter för att skapa nya enheter och effektivare mikrochips.
Tillverkare bygger silikonbaserade enheter från lager av olika material. Bindningar – den kemiska växelverkan mellan intilliggande atomer – är det som ger material deras särskiljande egenskaper. "I huvudsak en bindning är det lim som håller ihop två atomer, och det är detta lim som bestämmer materialegenskaper, som hårdhet och transparens, ” säger Dr. Kenan Gundogdu, biträdande professor i fysik vid NC State och medförfattare till forskningen. ”Bindningar bildas när material möts. Vi har påverkat monteringsprocessen av kiselkristaller genom att applicera påkänning under bindningsbildning. Tillverkare vet att spänning gör skillnad i hur bindningar bildas, men hittills har det inte funnits mycket förståelse för hur detta fungerar på atomnivå.”
Gundogdu, tillsammans med Dr. David Aspnes, Erkänd universitetsprofessor i fysik, och doktorand Bilal Gokce, använde optisk spektroskopi tillsammans med en analysmetod som pionjärer av Aspnes och tidigare doktorand Dr. Eric Adles som gjorde det möjligt för dem att undersöka vad som hände på atomskala när spänningen applicerades på en kiselkristall.
"Stam har använts för att påverka den övergripande kemin under lång tid, " säger Aspnes. "Men ingen har tidigare observerat skillnader i kemiskt beteende hos enskilda bindningar som ett resultat av påfrestningar i en riktning. Nu när vi kan se vad som faktiskt händer, vi kommer att få en mycket bättre förståelse för dess inverkan på atomskalan, och helst kunna använda den.”
Enligt Gundogdu, "Applicering av även en liten mängd spänning i en riktning ökar den kemiska reaktiviteten hos bindningar i en viss riktning, vilket i sin tur orsakar strukturella förändringar. Tills nu, belastning har applicerats när enheter tillverkas. Men genom att titta på effekten på de individuella atombindningarna vet vi nu att vi kan påverka kemiska reaktioner i en viss riktning, vilket i princip gör att vi kan vara mer selektiva i tillverkningsprocessen.”
Forskningen visas online den 27 september Proceedings of the National Academy of Sciences .
"Medan vi kan utöva viss riktningskontroll över reaktionshastigheter, det återstår mycket som vi fortfarande inte förstår, ”, tillägger Aspnes. "Fortsatt forskning kommer att tillåta oss att identifiera relevanta dolda variabler, och kiselbaserade enheter kan bli mer effektiva som ett resultat."
