Forskningsresultater kan reducere energiforbruget og omkostningerne ved fremstilling af silicium

Curtin University forskere har afsløret en metode til fremstilling af silicium, findes almindeligt inden for elektronik såsom telefoner, kameraer og computere, ved stuetemperatur.

Den nye teknik fungerer ved at erstatte ekstrem varme med elektriske strømme for at frembringe den samme kemiske reaktion, der forvandler silica til silicium til en reduceret økonomisk og miljømæssig omkostning.

ledende forsker, Ph.D. kandidat Song Zhang fra Curtin's School of Molecular and Life Sciences sagde, at mens holdets opdagelse blev gjort på nanoskala, det definerer en måde at erstatte termokemiske processer med elektrokemiske processer, som effektivt kan omdanne til ren elektricitet.

"Silicon er afgørende for teknologi og teknologiske enheder som en halvleder i computer- og mikroelektroniske industrier, men processen til at lave det involverer typisk ekstreme og dyre foranstaltninger, ”Sagde Zhang.

"Typisk silica, det naturlige oxid af silicium, er smeltet ved omkring 1, 700 ºC for at få iltatomerne til at "jiggle" nok, så de ender med at forlade silicaen for at give elementært silicium. Men vores forskning viser, at denne konvertering er mulig uden ekstreme temperaturer.

"Vi opnåede dette ved at bruge elektrokemiske reaktioner til at omdanne ren elektricitet direkte til kemisk energi for at fjerne ilten fra silicaen, som er kompleks, fordi silica er en elektrisk isolator og ikke bærer en strøm. "

Proof-of-concept-eksperimentet blev opnået ved at nedsænke perfekt skåret siliciumkrystaller i en vandelektrolyt, derefter bevidst fjernelse af elektroner for at generere et tyndt lag silica, før de tvinger elektroner tilbage mod silicaen for at reformere nanoskala-øer af silicium.

Forskningsvejleder og medforfatter lektor Simone Ciampi, også fra Curtin's School of Molecular and Life Sciences, sagde, at forskningen er en spændende udvikling.

"Holdet har vist, at i meget lille skala, det er muligt reversibelt at omdanne silica til silicium ved stuetemperatur, som har umiddelbare daglige implikationer for analytiske målinger udført med siliciumelektroder, " sagde lektor Ciampi.

"En dag kunne denne teknik bruges til at generere praktiske mængder silicium fra silica, og denne forskning giver uden tvivl udgangspunktet for yderligere undersøgelser."

Papiret, Almindelige baggrundssignaler i voltammogrammer af krystallinske siliciumelektroder er reversibel silica-siliciumredox-kemi på stærkt ledende overfladesteder, er offentliggjort i Journal of American Chemical Society .