Un rendu d'un laser infrarouge frappant une flamme. Des chercheurs de Husker ont montré comment un laser peut modifier les réactions chimiques se déroulant au sein d'une flamme, leur permettant de revêtir des matériaux avec des produits chimiques améliorant les performances tout en évitant un effet secondaire qui complique la construction de semi-conducteurs et d'autres composants microélectroniques. Crédit :Scott Schrage | Communication universitaire
L'introduction d'impuretés chimiques dans un matériau dans le but d'adapter ses propriétés ou ses performances - parfois appelé dopage - s'est depuis longtemps avérée vitale dans l'ingénierie électronique, en particulier la fabrication de semi-conducteurs et d'autres composants microélectroniques.
Doper une couche microscopique de diamant au bore, par exemple, le prépare pour une utilisation dans les capteurs électrochimiques en le rendant plus sensible aux agents qu'il est réglé pour détecter. Malheureusement, le dopage peut brouiller la structure atomique précisément ordonnée du diamant et d'autres matériaux cristallins, diminution de la conductivité et d'autres propriétés qui les rendent si prisés en premier lieu.
Yongfeng Lu et ses collègues du Nebraska ont décidé d'expérimenter une approche émergente basée sur le laser au problème de la cristallinité, en utilisant le diamant dopé au bore comme étude de cas.
Les flammes peuvent être utilisées pour brûler des produits chimiques gazeux, produisant des molécules qui réagissent ensuite avec un matériau sous-jacent et le recouvrent du dopant souhaité. Après avoir tiré un laser finement réglé sur une flamme pour modifier la chimie qui s'y déroule, les chercheurs ont découvert que le diamant dopé au bore obtenu présentait une intégrité cristalline supérieure à celle sans laser.
Cette cristallinité a permis aux charges électriques de se déplacer plus rapidement à travers le matériau qu'un équivalent disponible dans le commerce. Lorsque les chercheurs ont essayé le matériau comme électrode dans un capteur de glucose, le type utilisé pour tester le diabète, ils ont découvert qu'il pouvait détecter des concentrations plus faibles de sucre. Et le diamant dopé au bore lui-même a en fait augmenté à un rythme sensiblement plus rapide lorsqu'il était fabriqué avec le laser que sans.
Une étude plus approfondie des principes généraux et des résultats spécifiques de l'application de lasers lorsque des matériaux de dopage pourraient contribuer à élargir le goulot d'étranglement cristallin qui a longtemps limité l'industrie des semi-conducteurs, les chercheurs ont dit. Équilibrer les avantages du dopage et de la cristallinité pourrait aider à affiner les matériaux critiques en microélectronique, optique, la détection et le stockage d'énergie.
