Производството на микрочипове има неочакван екологичен проблем. Един от газовете, използвани при изработката им, има парников ефект около 6000 пъти по-силен от въглеродния диоксид.
Става дума за тетрафлуорометан, известен като CF₄. Веществото може да остане в атмосферата приблизително 50 000 години, което го превръща в сериозно предизвикателство за полупроводниковата индустрия.
Газът се използва при т.нар. сухо ецване – процес, чрез който от силициевите пластини се премахват ненужните участъци, за да се оформят миниатюрните електронни схеми.
Проблемът е, че молекулите на CF₄ са изключително устойчиви. Връзките между въглерода и флуора са толкова здрави, че веществото практически не се разгражда естествено в атмосферата.
Сега обаче учени от KAIST, съвместно със Samsung Electronics, са разработили нов катализатор, който може да промени ситуацията.
Екипът е създал специален материал, способен да разгражда CF₄ с 98% ефективност и да запазва значителна част от ефективността си дори след продължителна работа при висока температура.
Тайната е в т.нар. ентропийна стабилизация. В катализатора са комбинирани пет различни метала – алуминий, цинк, галий, никел и кобалт.
Сложната структура прави материала по-устойчив на промени и не позволява частиците му лесно да се слепват при тежките условия на работа.
Това е особено важно, защото при разграждането на CF₄ се образува флуороводород. В присъствието на влага той създава корозивна среда, която постепенно уврежда конвенционалните катализатори.
При ускорен тест на 800 градуса по Целзий новият катализатор е запазил 92% ефективност след 150 часа. За сравнение, традиционният материал е спаднал от 93% до едва 48%.
Изследователите са потвърдили и механизма, по който протича разграждането, използвайки кислородни изотопи.
Според авторите технологията може да бъде адаптирана и към други газове, използвани в производството на полупроводници.
А това може да се окаже особено важно в момент, когато светът изгражда все повече фабрики за чипове заради огромното търсене на процесори, изкуствен интелект и високотехнологична електроника.
Ако новият подход бъде внедрен в индустриален мащаб, той може да помогне за намаляване на въглеродния отпечатък на производството на чипове, без компаниите да жертват производителността на оборудването.
Така зад малките чипове, които захранват телефоните, компютрите и AI системите, се оказва скрит и огромен екологичен проблем – но учените вече търсят начин да му сложат спирачка.
