Екзотични материали чрез микроексплозии

Учени са създали нови екзотични материали чрез предизвикани от лазери микроексплозии в силиций – материала, от който се правят микрочипове. Според професор Андрей Род от Националния австралийски университет новият метод може да доведе до подобряване на техниката на производство на свръхпроводници, високоефективни слънчеви панели и светлинни сензори, пише Phys.Org.

„Създадохме две напълно нови кристални решетки от силикон, а видяхме възможности и за създаването на четири други“, казва професор Род, който се занимава с лазерна физика в университета. „На теория тези материали може да имат много необикновени електронни свойства, като например изместена „забранена зона“ (интервали, които не могат да бъдат заемани от електроните) и свръхпроводимост.

Екипът е успял да постигне целта си чрез фокусиране на лазери към силиций, който е покрит с чист слой силициев диоксид. Лазерите пробиват малки пукнатини в силиция, а експлозията създава огромно налягане и образува новите материали. Те имат много сложна структура и на учените отнело една година да я разберат напълно.

Чрез модели на електронна дифракция и предположения за структурата учените разбрали, че новите екзотични материали имат кристална структура, която се повтаря на всеки 12, 16 и 32 електрона. „Микроексплозиите отнемат простотата на силиция и го превръщат в много по-сложна структура, която отваря възможности за много необикновени и неочаквани свойства“, казва професор Джим Уилямс от университета.

Обикновено тези материали са нестабилни, но при много малки размери структурите на материалите изстиват бързо и се втвърдяват, преди да се разложат. Новите структури са оцелели вече от повече от година. „Тези открития не са случайност, те са резултат от дълбокото ни разбиране за това как лазерите си взаимодействат с материята“, казва Юджийн Гамали от университета.

Обичайните методи за създаване на материали чрез високо налягане (натиск) включват използването на малки диамантени наковални, които сплескват материалите. Но свръхкъсата лазерна експлозия създава натиск, който е в пъти по-голям от този на диаманта.

Новият метод обещава много по-евтино произвеждане на материали от такъв тип. Според доктор Джоуди Брадби техниката позволява създаване на хиляди такива модифицирани зони в силиция за една секунда. „В полупроводниковата индустрия се въртят милиарди долари, а дори и малка промяна в местоположението на няколко силициеви атома може да направи драстична промяна“, завършва тя.