Silikon Atomlarının Nanokürelerini Başarıyla Geliştirdiler
Goethe Üniversitesi Frankfurt, kimyagerler nanomalzemelerin iki yeni gruplar geliştirdik ve Bonn Üniversitesi’nden işbirlikçileri ile birlikte bunları analiz etti.
Araştırmacılar, ilk kez, silikon atomlarından oluşan bir nanoküreyi ve yarı iletken elementler olan germanyum ve silikonun elmas benzeri kristalleri için bir yapı bloğunu başarıyla geliştirdiler.
Bilgisayar çiplerinin minyatürleştirilmesi, akıllı telefonlar ve güneş pilleri için yüksek çözünürlüklü ekranlar ve maksimum verimlilik seviyelerinde ışık yayan diyotlar için iki yeni malzeme sınıfı uygulanabilir.
En yeni nesil bilgisayar çipleri sadece birkaç nanometre boyutundadır ve aşamalı minyatürleştirmenin bir sonucu olarak daha fazla enerji tasarrufu ve güçlü olmaya dönüşmektedir. Talaş üretiminde geleneksel olarak kullanılan aşındırma işlemleri sınırlarına ulaşıyor. Bu nedenle, yeni, nano yapılı yarı iletken malzemelerin geliştirilmesi gerekli hale gelmektedir. Ayrıca elektriği ışığa dönüştürmenin anahtarıdır ve bunun tersi de geçerlidir.
Matthias Wagner liderliğindeki araştırma ekibi, silafulleranlar olarak bilinen 20 silikon atomu ile geliştirilen moleküler nano “küre”yi başarıyla sentezledi. İkinci yeni malzeme sınıfı, elmas benzeri bir yapıya sahip 10 silikon ve germanyum atomundan geliştirilen kristal yapı taşlarıdır. Stefan Grimme’nin Bonn’daki araştırma grubunun bilgisayar tabanlı teorik çalışmaları, yeni bileşiklerin elektronik yapılarına ilişkin güçlü bilgiler sundu.
Silafulleranın 20 silikon atomu, düzenli beşgenlerden oluşan bir gövde olan bir dodekahedron oluşturma eğilimindedir. Vücut bir klorür iyonu çevreler. Vücudun her silikon köşesinde bir hidrojen atomu dışarı doğru çıkıntı yapar.
Bonn kuantum kimyacısı Markus Bursch, “ Sonuç olarak ortaya çıkan etkilerinin teorik tahminleriyle hedeflenen potansiyel olarak faydalı özelliklerin oluşturulmasını destekliyoruz ” dedi . Silikon-germanyum adamantan, bir silikon-germanyum alaşım karışımının yapı taşını belirtir.
Bileşikleri doktora tezinin bir parçası olarak geliştiren Benedikt Köstler’e göre, “ Son çalışmalar, önemli uygulama alanlarında silikon-germanyum alaşımlarının saf silikon yarı iletkenlerden daha üstün olduğunu göstermiştir. Ancak bu tür alaşımların üretimi çok zordur ve sıklıkla farklı bileşimlerin karışımlarını elde edersiniz. Silikon-germanyum alaşımlarının temel yapı taşı için basit bir sentez yolu geliştirmeyi başardık .”
Karbon kimyasal olarak silisyum ve germanyuma benzer ve iki yeni madde sınıfına benzer bir biçimde oluşur: İçi boş karbon atomu küreleri (“fullerenler”) silafulleranlara karşılık gelir ve karbon içeren elmaslar adamantan alt birimlerinden oluşur.
Diğer şeylerle karşılaştırıldığında, fullerenler organik güneş pillerinin verimliliğini artırarak elektrikli arabaların pillerini daha güvenli hale getirir ve yüksek sıcaklıkta süper iletkenlikte ilerlemeyi garanti eder. Nanodiamonds ayrıca farmasötiklerden başlayarak kataliz araştırmalarına kadar geniş bir uygulama alanına sahiptir.
Bu senaryolarla ilgili olarak, Frankfurt ve Bonn’daki araştırmacılar, silafulleranların ve silikon-germanyum adamantanların uygulama bulacağı sektörlere tanık olmayı bekliyorlar.