多孔質シリコン結晶は、構造内に 2 ～ 50 ナノメートルのオーダーのギャップを持つ単純なシリコン結晶です。これらの穴により、結晶の表面積と体積の比率が非常に大きくなります。多孔質シリコンは、光学センサー、充電式電池、組織工学など、さまざまな用途に使用されています。ソーラー パネルの多孔質シリコンは、太陽光を利用して水を水素と酸素に分解するために使用できます。
通常、多孔質シリコンは、強酸と水でシリコン ウェーハをエッチングするか、シリコンをフッ化水素酸の槽に浮かせた状態で電流を流すことによって生成されます。これらのプロセスは、多孔質シリコンを生成するために多くのシリコンを浪費します。ペンシルベニア州立大学の機械技術者は、その廃棄物を削減し、直径 5 ～ 15 ナノメートルの範囲の穴を持つ結晶を作成するプロセスを発見しました。彼らの方法は、シリコンを破壊するのではなく、結晶を構築します。
それらは四塩化ケイ素から始まり、ナトリウムカリウム合金でケイ素-塩素結合を分解し始めます.材料がナトリウムイオンとカリウムイオンと一緒に乾燥するにつれて、塩素は新しい結合を形成し始め、シリコン結晶マトリックスに埋め込まれた塩化ナトリウムと塩化カリウム塩の結晶を作ります。材料を加熱してシリコンマトリックスを硬化させ、水で洗浄して塩を溶解および洗い流します。塩の結晶があった場所は、多孔質シリコンの穴になっています。
この新しい製造プロセスにより、研究者やエンジニアがこの驚くべき材料の新しい用途を見つけるために、多孔質シリコンをより簡単に利用できるようになることを願っています.
