Исследователи обнаружили новый сверхпрочный материал для микрочипов

Специалисты из Технологического университета Делфта (Нидерланды) под руководством доцента Ричарда Норте представили аморфный карбид кремния (a-SiC). И утверждают в журнале Advanced Materials, что их новый материал способен оказать влияние на соответствующие технологии во всём мире. Помимо исключительной прочности, механические свойства имеют решающее значение для виброизоляции, поэтому a-SiC наиболее оптимален как материал для сверхчувствительных датчиков на микрочипах. Но не только, потому что диапазон использования может быть огромным: солнечные элементы, технологии для исследования космоса, секвенирование ДНК и так далее.


Ричард Норте для понимания аморфности как важнейшей характеристики предложил представить, что атомы многих материалов расположены упорядоченно, наподобие башни из деталей Lego. Такие материалы называются «кристаллическими». Хороший пример упорядоченной структуры — алмаз, в котором атомы углерода идеально выровнены, что и придаёт драгоценному камню его знаменитую твёрдость.

А вот в аморфных материалах у атомов нет чёткой последовательности. Но это вовсе не обязательно приводит к хрупкости, и пример тому — аморфный карбид кремния.

Прочность нового материала на разрыв в среднем — 10 гигаПаскалей. Чтобы представить себе практически, что значит такая величина механического напряжения — мысленно (или на самом деле) растянем кусок клейкой ленты, пока скотч не порвётся. Так вот, эквивалент напряжение a-SiC на разрыв в 10 ГПа — это как будто на условную полоску «скотча» повесили с десяток автомобилей, чтобы она в итоге лопнула.

Инновационному материалу для проверки на прочность понадобился подходящий метод. Вырастив плёнки из аморфного карбида кремния на кремниевой подложке и подвешивая их, изобретатели прилагали большие растягивающие усилия через наностержни. А добившись разрыва, тщательно изучали место разрушения. И убедились, что микрочипы из аморфного карбида кремния получились бы беспрецедентно прочными.

А ещё a-SiC отличает так называемая масштабируемость, то есть возможность запуска в широкое производство. Напомним, что графен — это двумерная модификация углерода, которая состоит из одного слоя атомов, и он уже достаточно широко известен отменной прочностью. Однако графен сложно выпускать в достаточно больших количествах.

Другой материал из атомов углерода — это уже упомянутые здесь алмазы. При всей их знаменитой прочности, в натуральном виде алмазы редко встречаются в природе, а синтезировать их в лаборатории — тоже довольно-таки дорого. А вот аморфный карбид кремния вполне можно выпускать помногу целыми пластами как более доступный листовой материал.

В заключение Ричард Норте сказал, что с появлением a-SiC человечество приблизилась к выпуску таких микрочипов, которые откроют перед нами новые технологические возможности.