Istraživači sa Tehnološkog univerziteta u Delftu, predvođeni docentom Richardom Norteom, otkrili su izvanredan novi materijal sa potencijalom da utiče na svet nauke o materijalima: amorfni silicijum karbid (a-SiC). Osim svoje izuzetne čvrstoće, ovaj materijal pokazuje mehanička svojstva koja su ključna za izolaciju vibracija na mikročipu. Amorfni silicijum karbid je stoga posebno pogodan za izradu ultra-osetljivih senzora za mikročip.
Raspon potencijalnih primena je ogroman. Od ultra-osetljivih senzora za mikročip i naprednih solarnih ćelija, do pionirskog istraživanja svemira i tehnologija sekvenciranja DNK. Prednosti čvrstoće ovog materijala u kombinaciji sa njegovom skalabilnošću čine ga izuzetno obećavajućim.
„Da biste bolje razumeli ključnu karakteristiku ‘amorfnog’, zamislite da je većina materijala sastavljena od atoma raspoređenih u pravilnom uzorku, poput složeno izgrađenog Lego tornja“, objašnjava Norte. „Ovi se nazivaju ‘kristalnim’ materijalima, kao na primer dijamant. Ima atome ugljenika savršeno poređane, što doprinosi njegovoj čuvenoj tvrdoći.“
Međutim, amorfni materijali su slični nasumično nagomilanom setu Legosa, gde atomi nemaju konzistentan raspored. Ali suprotno očekivanjima, ova randomizacija ne dovodi do krhkosti. U stvari, amorfni silicijum karbid je svedočanstvo snage koja proizlazi iz takve nasumice.
Zatezna čvrstoća ovog novog materijala je 10 GigaPaskala (GPa). „Da biste shvatili šta ovo znači, zamislite da pokušavate da rastegnete komad lepljive trake dok se ne pokida. Sada, ako želite da simulirate zatezni napon koji je ekvivalentan 10 GPa, trebalo bi da okačite oko deset automobila srednje veličine. do kraja te trake pre nego što se pokida“, kaže Norte.
Istraživači su usvojili inovativnu metodu za testiranje zatezne čvrstoće ovog materijala. Umesto tradicionalnih metoda koje bi mogle da dovedu do netačnosti u načinu na koji je materijal usidren, okrenuli su se tehnologiji mikročipa. Uzgajanjem filmova od amorfnog silicijum karbida na silicijumskoj podlozi i suspendovanjem, oni su iskoristili geometriju nanostruna da izazovu visoke zatezne sile.
Izradom mnogih takvih struktura sa rastućim silama zatezanja, oni su pažljivo posmatrali tačku loma. Ovaj pristup zasnovan na mikročipu ne samo da obezbeđuje preciznost bez presedana, već i otvara put za buduća testiranja materijala.
Zašto se fokusirati na nanostringe? „Nanoststrumenti su osnovni gradivni blokovi, sam temelj koji se može koristiti za izgradnju složenijih visećih struktura. Demonstriranje visoke jačine popuštanja u nanoststruju znači prikazivanje snage u svom najelementarnijem obliku.“
I ono što konačno izdvaja ovaj materijal je njegova skalabilnost. Grafen, jedan sloj atoma ugljenika, poznat je po svojoj impresivnoj snazi, ali je izazovan za proizvodnju u velikim količinama. Dijamanti, iako su izuzetno jaki, ili su retki u prirodi ili su skupi za sintezu. Amorfni silicijum karbid, s druge strane, može se proizvoditi u skali pločice, nudeći velike listove ovog neverovatno robusnog materijala.
„Pojavom amorfnog silicijum karbida, mi smo na pragu istraživanja mikročipova koji su prepuni tehnoloških mogućnosti“, zaključuje Norte.
