Mecânica

Como serrar um chip sem desperdiçar silício

Como serrar um chip sem desperdiçar silício
O carbono forma tanto o nanotubo, quanto o nanodiamante, criando uma das serras mais finas e mais eficientes que se pode fabricar.[Imagem: IWM Freiburg]

Perda por corte

O silício é o elemento mais abundante da Terra - 90% da crosta terrestre é composta por minerais chamados silicatos.

Mas, para sair da rocha e ir parar nos processadores de computador ou nas células solares, o silício precisa passar por um processo de purificação - ele precisa chegar a uma pureza expressa por nove zeros, ou 99,9999999%.

Então, quando está puro e custando alguns milhares de dólares o quilograma, os tarugos e as pastilhas de silício precisam ser serrados para criar as células solares e os chips.

O resultado é que quase metade do silício grau eletrônico super-puro literalmente vira pó, na chamada "perda por corte".

Assim, qualquer pequeno avanço na técnica de serragem - o que significa serras mais finas, que retirem menos material - tem um impacto gigantesco nos custos.

Nanosserras

Manuel Mee, do Instituto de Mecânica de Materiais de Freiburg, na Alemanha, encontrou uma solução para lá de radical: fazer uma serra incorporando nanodiamantes em nanotubos de carbono, em vez dos fios de aço normalmente usados.

O resultado é a serra mais fina que existe e, eventualmente, uma das mais finas que podem ser fabricadas.

O potencial dos nanotubos de carbono é bem conhecido, mas é extremamente difícil sintetizar esses tubos de maneira consistente - imagine então colocar diamantes de forma precisa sobre eles.

O processo é complicado porque tanto os nanotubos quanto o diamante são compostos de carbono, e o carbono tende a se cristalizar mais facilmente na forma de grafite.

Além disso, para catalisar a formação da fase diamante, é necessário utilizar hidrogênio reativo para impedir a deposição do grafite, um processo que danifica os nanotubos de carbono.

Acaso valioso

Manuel Mee achou uma solução para isso por acaso.

"Durante nossas primeiras experiências, a sílica fundida da câmara de reação acidentalmente entrou em contato com o plasma em volta. Ele assentou sobre o substrato e então protegeu contra a agressividade do hidrogênio," conta ele.

E, para sua surpresa, os nanodiamantes cresceram sobre essa camada e os nanotubos sobreviveram sob sua camada protetora.

Em princípio, este fio revestido de diamante é o material ideal para uma nova geração de serras para a indústria do silício, tanto no grau eletrônico, quanto no grau solar.

"Os novos fios de serra prometem ser muito superiores aos fios de aço tradicionais. Devido à sua alta resistência à tração, eles podem ser fabricados muito mais finos do que os fios de aço - e isso vai significar uma perda por corte significativamente menor," disse Mee.





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