Диатомеи превращаются в кремниевые сенсоры

Извлечение элементного кремния из силикатных минералов, содержащихся в земной коре, представляет собой процесс, протекающий в жестких условиях. Ситуация со сложностью получения кремния может измениться благодаря пионерской работе группы Кена Сандхага (Ken Sandhage) из Института Технологии Атланты. Исследователи разработали простой способ, превращающий кремнийсодержащие скелеты диатомей, простейших одноклеточных фотосинтетических организмов (см. рисунок), в структуры, состоящие из чистого кремния.

Эти крошечные скелеты из кремнезема могут быть превращены в детали из кремния.

Восстановление оксида кремния требует высокой температуры, создать которую может только электродуговая печь, и большое количество углерода-восстановителя. При температуре около 2000 градусов углерод восстанавливает кремний, давая образцы с 98% чистотой. Дальнейшая очистка полученного кремния приводит к получению ультрачистого кремния, применяемого в электронной промышленности.

Кремниевая копия скелета диатомеи, оставшаяся после отмывки оксида магния (По материалам Nature)

Сандхаг обнаружил, что при 650 градусах кремнеземные скелеты мертвых диатомей восстанавливаются газообразным магнием. В результате этого процесса образуется смесь кремния и оксида магния. Растворение смеси в соляной кислоте позволяет отмыть магний и его производные, от наноструктур, состоящих из чистого кремния и повторяющих форму панциря диатомовых водорослей.

Исследователи из Атланты показали, что большая площадь поверхности и открытая пористая 3D структура ажурных кремниевых конструкций делает их идеальными микроскопическими сенсорами. Более того, кремний, образующий продукт восстановления диатомовых скелетов, сразу обладает полупроводниковыми свойствами, в то время как компактный кремний, восстановленный углеродом – изолятор.

www.chemport.ru