Kemikere syntetiserer flade siliciumforbindelser

Kemikere ved universitetet i Bonn (Tyskland) har syntetiseret ekstremt usædvanlige forbindelser. Deres centrale byggesten er et siliciumatom. Anderledes end normalt, imidlertid, er arrangementet af atomets fire bindingspartnere, som ikke er i form af et tetraeder omkring det, men flad som en trapez. Dette arrangement er normalt energisk ekstremt ugunstigt, alligevel er molekylerne meget stabile. Deres ejendomme er indtil videre fuldstændig ukendte; forskere vil nu undersøge dem. Resultaterne vil blive offentliggjort i Journal of the American Chemical Society , men er allerede tilgængelige online.

Ligesom dets relative kulstof, silicium danner generelt fire bindinger med andre atomer. Når det gør, resultatet er normalt et tetraeder. Siliciumatomet er placeret i midten, dets bindingspartnere (de såkaldte ligander) i tetraedriske hjørner. Dette arrangement er energisk mest gunstigt. Det opstår derfor næsten automatisk, ligesom en sæbeboble normalt er sfærisk.

Forskere ledet af prof. Dr. Alexander C. Filippou fra Institut for Uorganisk Kemi ved Universitetet i Bonn har nu konstrueret siliciumholdige molekyler, der er lige så usædvanlige som en terningformet sæbeboble. I disse, de fire ligander danner ikke et tetraeder, men en forvrænget firkant, et trapez. De ligger i et plan sammen med silicium. "På trods af dette, forbindelserne er så stabile, at de kan fyldes på flasker og opbevares i flere uger uden problemer, "forklarer Dr. Priyabrata Ghana, en tidligere doktorand, der siden er flyttet til RWTH Aachen University.

Molekylær eksotik er usædvanligt stabil

Forskerne selv blev overrasket over denne usædvanlige stabilitet. De opdagede årsagen ved at modellere molekylerne på computeren. Liganderne danner også bindinger med hinanden. I processen, de danner en solid ramme. Dette ser ud til at være så stærkt, at det fuldstændigt forhindrer det trapezformede arrangement i at "snappe" ind i et tetraeder. "Vores computerberegninger indikerer, at der ikke er nogen struktur for molekylerne, der ville være mere energisk gunstige end den plane trapezformede form, "understreger Jens Rump, en doktorand ved Institut for Uorganisk Kemi.

Forskerne voksede krystaller af stofferne og sprængte dem derefter med røntgenstråler. Røntgenlyset spredes af atomerne og ændrer dets retning. Disse afvigelser kan derfor bruges til at beregne den rumlige struktur af molekylerne i krystallen. Sammen med spektroskopiske målinger, denne metode bekræftede, at ligander og silicium faktisk er i det samme plan i de nye molekyler.

Selvom syntesen af ​​de eksotiske forbindelser skal udføres under inaktiv gas, det er ellers forholdsvis enkelt. Fremstilling af udgangsmaterialer, på den anden side, er kompleks; en af ​​dem blev først syntetiseret for kun lidt over ti år siden og har allerede været kilden til syntesen af ​​flere nye klasser af siliciumforbindelser.

Den usædvanlige strukturs indflydelse på siliciums egenskaber, et vigtigt element for elektronikindustrien, er helt uklart i øjeblikket. I hvert fald, i lang tid blev det anset for helt umuligt at fremstille sådanne forbindelser.