(PhysOrg.com) -- Een aanpak die is ontwikkeld door onderzoekers van de North Carolina State University, geeft wetenschappers nieuw inzicht in de manier waarop silicium zich bindt met andere materialen op atomair niveau. Deze techniek zou kunnen leiden tot een beter begrip van en controle over de vorming van bindingen op atomair niveau, en kansen voor de creatie van nieuwe apparaten en efficiëntere microchips.

Fabrikanten bouwen apparaten op basis van silicium uit lagen van verschillende materialen. Bindingen - de chemische interactie tussen aangrenzende atomen - geven materialen hun onderscheidende kenmerken. “In wezen, een binding is de lijm die twee atomen bij elkaar houdt, en het is deze lijm die de materiaaleigenschappen bepaalt, zoals hardheid en transparantie, ” zegt Dr. Kenan Gundogdu, assistent-professor natuurkunde bij NC State en co-auteur van het onderzoek. “Banden worden gevormd als materialen samenkomen. We hebben het assemblageproces van siliciumkristallen beïnvloed door spanning toe te passen tijdens de vorming van bindingen. Fabrikanten weten dat spanning een verschil maakt in de vorming van bindingen, maar tot nu toe is er niet veel begrip van hoe dit werkt op atomair niveau.”

Gundogdu, samen met Dr. David Aspnes, Distinguished University Professor of Physics, en promovendus Bilal Gokce, gebruikte optische spectroscopie samen met een analysemethode die werd ontwikkeld door Aspnes en voormalig afgestudeerde student Dr. Eric Adles, waarmee ze konden onderzoeken wat er op atomaire schaal gebeurde wanneer spanning werd uitgeoefend op een siliciumkristal.

“Strain wordt al heel lang gebruikt om de algehele chemie te beïnvloeden, ', zegt Aspens. “Echter, niemand heeft eerder verschillen waargenomen in het chemisch gedrag van individuele bindingen als gevolg van het uitoefenen van spanning in één richting. Nu we kunnen zien wat er werkelijk gebeurt, we zullen een veel beter begrip krijgen van de impact ervan op atomaire schaal, en idealiter in staat zijn om het te gebruiken.”

Volgens Gundogdu, "Toepassing van zelfs een kleine hoeveelheid spanning in één richting verhoogt de chemische reactiviteit van bindingen in een bepaalde richting, die op hun beurt structurele veranderingen veroorzaken. Tot nu toe, spanning is toegepast wanneer apparaten worden gemaakt. Maar door te kijken naar het effect op de individuele atoombindingen weten we nu dat we chemische reacties in een bepaalde richting kunnen beïnvloeden, waardoor we in principe selectiever kunnen zijn in het productieproces.”

Het onderzoek verschijnt online op 27 september Proceedings van de National Academy of Sciences .

"Hoewel we in staat zijn om enige directionele controle uit te oefenen over reactiesnelheden, er blijft veel over dat we nog steeds niet begrijpen, Aspnes voegt eraan toe. “Voortdurend onderzoek zal ons in staat stellen de relevante verborgen variabelen te identificeren, en op silicium gebaseerde apparaten kunnen daardoor efficiënter worden.”