Chemici van de Oregon State University hebben een verbinding geïdentificeerd die de kosten aanzienlijk kan verlagen en mogelijk de massale commerciële productie van siliciumnanostructuren mogelijk maakt - materialen met een enorm potentieel in alles, van elektronica tot biogeneeskunde en energieopslag.

Deze buitengewone verbinding wordt tafelzout genoemd.

Eenvoudig natriumchloride, meestal gevonden in een zoutvaatje, heeft het vermogen om een ​​belangrijk probleem bij de productie van silicium nanostructuren op te lossen, onderzoekers hebben zojuist aangekondigd in Wetenschappelijke rapporten , een vakblad.

Door te smelten en warmte te absorberen op een kritiek moment tijdens een "magnesiotherme reactie, " het zout voorkomt het instorten van de waardevolle nanostructuren die onderzoekers proberen te creëren. Het gesmolten zout kan dan worden weggespoeld door het op te lossen in water, en het kan worden gerecycled en opnieuw worden gebruikt.

Het concept, verrassend in zijn eenvoud, zou de deur moeten openen voor een breder gebruik van deze opmerkelijke materialen die wetenschappelijk onderzoek over de hele wereld hebben gestimuleerd.

"Dit zou kunnen zijn wat nodig is om een ​​belangrijke nieuwe industrie te openen, " zei David Xiulei Ji, een assistent-professor scheikunde aan het OSU College of Science. "Er zijn nu methoden om silicium nanostructuren te maken, maar ze zijn erg duur en kunnen slechts kleine hoeveelheden produceren.

"Het gebruik van zout als warmtevanger in dit proces zou de productie van hoogwaardige siliciumnanostructuren in grote hoeveelheden tegen lage kosten mogelijk moeten maken, "zei hij. "Als we de kosten laag genoeg kunnen krijgen, kunnen er veel nieuwe toepassingen ontstaan."

Silicium, het op één na meest voorkomende element in de aardkorst, heeft al een revolutie teweeggebracht in de elektronica. Maar silicium nanostructuren, die complexe structuren zijn die veel kleiner zijn dan een stofje, hebben potentieel dat veel verder gaat dan het element zelf.

Toepassingen zijn voorzien in fotonica, biologische beeldvorming, sensoren, medicijnafgifte, thermo-elektrische materialen die warmte kunnen omzetten in elektriciteit, en energieopslag.

Batterijen zijn een van de meest voor de hand liggende en mogelijk eerste toepassingen die op dit gebied kunnen ontstaan, zei Ji. Met nanostructuren van silicium zou het mogelijk moeten zijn om batterijen te maken - voor alles van een mobiele telefoon tot een elektrische auto - die bijna twee keer zo lang meegaan voordat ze moeten worden opgeladen.

Bestaande technologieën om silicium nanostructuren te maken zijn duur, en eenvoudigere technologieën in het verleden zouden niet werken omdat ze zulke hoge temperaturen vereisten. Ji ontwikkelde een methode die natriumchloride en magnesium vermengde met diatomeeënaarde, een goedkope en overvloedige vorm van silicium.

Toen de temperatuur 801 graden Celsius bereikte, het zout smolt en nam daarbij warmte op. Dit chemische basisconcept - een vaste stof die in een vloeistof smelt, absorbeert warmte - zorgde ervoor dat de nanostructuur niet instortte.

Het natriumchloride heeft de reactie niet verontreinigd of anderszins beïnvloed, aldus onderzoekers. Opschaling van reacties zoals deze tot grotere commerciële niveaus moet mogelijk zijn, ze zeiden.

De studie creëerde ook voor het eerst met dit proces, nanoporeuze composietmaterialen van silicium en germanium. Deze kunnen brede toepassingen hebben in halfgeleiders, thermo-elektrische materialen en elektrochemische energieapparaten.