Удивительно простой способ восстановления чистого кремния из оксида удалось разработать химикам из Технологического института Джорджии в Атланте. Реакция идет при сравнительно низкой температуре, сохраняет форму самых замысловатых трехмерных конструкций и обещает стать основой нового класса электронных устройств.
Технологи и материаловеды всегда завидовали изощренной изобретательности природы, удивительно сложные и эффективные конструкции которой редко удается повторить. Даже простейшие одноклеточные диатомовые водоросли размером в несколько микрон имеют замысловатый кварцевый наноскелет, поражающий разнообразием форм. И такие конструкции пока недоступны современным нанотехнологам.
Но теперь природные образования из диоксида кремния можно преобразовать в наноструктуры из чистого кремния, пригодного для использования в электронике. Обычно для восстановления кремния применяют углерод и температуры порядка двух тысяч градусов, которые разрушают хрупкие наноструктуры. Вместо углерода авторы использовали газообразный магний при щадящей температуре 650 градусов Цельсия. В результате получается композит из чистого кремния и оксида магния, последний затем можно удалить травлением в соляной кислоте. В процессе восстановления полностью сохраняется форма исходного скелета водоросли, и дополнительно возникают поры размером несколько десятков ангстрем, остающиеся при удалении оксида магния.
Для примера ученые присоединили пару платиновых электродов к кремниевому скелету водоросли цилиндрической формы и получили великолепный сенсор для обнаружения окиси азота. Проникая в поры конструкции и взаимодействуя с кремнием, этот вредный газ сильно изменяет ее проводимость, которую нетрудно измерить.