Erősebb anyag a chip gyártáshoz

Egy anyag, amely nemcsak a gyémántok és a grafén szilárdságával vetekszik, de folyáshatára 10-szer nagyobb, mint a golyóálló mellényekben való használatáról híres kevlar.

A Delfti Műszaki Egyetem kutatói Richard Norte adjunktus vezetésével egy figyelemre méltó új anyagot mutattak be, amely hatással lehet az anyagtudomány világára: az amorf szilícium-karbidot (a-SiC). Kivételes szilárdságán túl ez az anyag olyan mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek elengedhetetlenek a mikrochipen lévő rezgésszigeteléshez. Az amorf szilícium-karbid ezért különösen alkalmas ultra-érzékeny mikrochip érzékelők készítésére.

A lehetséges alkalmazások köre széles. Az ultra-érzékeny mikrochip-érzékelőktől és a fejlett napelemektől az úttörő űrkutatási és DNS-szekvenálási technológiákig. Ennek az anyagnak az erőssége és a méretezhetőségének előnyei kivételesen ígéretessé teszik.

(Fotó: Delft University of Technology/Science Brush/Advanced Materials)

„Ahhoz, hogy jobban megértsük az „amorf” létfontosságú jellemzőit, gondoljunk úgy, hogy a legtöbb anyag szabályos mintázatú atomokból áll, például egy bonyolult felépítésű Lego-torony – magyarázza Norte. „Ezeket „kristályos” anyagoknak nevezik, mint például a gyémánt. A szénatomok tökéletesen illeszkednek egymáshoz, ami hozzájárul a híres keménységéhez.

Az amorf anyagok azonban egy véletlenszerűen felhalmozott Lego-készlethez hasonlítanak, ahol az atomok nem egységesek. De a várakozásokkal ellentétben ez a véletlenszerűsítés nem vezet törékenységhez. Valójában az amorf szilícium-karbid az ilyen véletlenszerűségből fakadó erő bizonyítéka. Ennek az új anyagnak a szakítószilárdsága 10 GigaPascal (GPa). „Hogy megértsük, mit jelent ez, képzeljük el, hogy megpróbálunk kifeszíteni egy darab ragasztószalagot, amíg el nem szakad. Ha a 10 GPa-nak megfelelő húzófeszültséget akarja szimulálni, körülbelül tíz közepes méretű autót kell felakasztania a szalagra, mielőtt eltörik” – mondja Norte.

Előny a méretezhetőségében

És ami végül megkülönbözteti ezt az anyagot, az a méretezhetősége. A grafén, egy szénatomréteg, lenyűgöző erősségéről ismert, de nagy mennyiségben előállítani kihívást jelent. A gyémántok, bár rendkívül erősek, vagy ritkák a természetben, vagy költséges a szintetizálásuk. Az amorf szilícium-karbid viszont ostyaméretekben is előállítható, így nagy lapok készülnek ebből a hihetetlenül robusztus anyagból.

„Az amorf szilícium-karbid megjelenésével a technológiai lehetőségekkel teli mikrochip-kutatás küszöbén állunk” – összegzi Norte.