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 最新一代計算機芯片的尺寸只有幾納米，并且由于逐步小型化而變得更加節能和強大。由于傳統上用于芯片生產的蝕刻工藝越來越接近其極限，因此開發新型納米結構半導體材料至關重要。這種納米半導體在將電轉化為光（反之亦然）方面也發揮著核心作用。



由馬蒂亞斯·瓦格納 (Matthias Wagner) 領導的法蘭克福歌德大學的一個團隊現已成功合成了由 20 個硅原子組成的分子納米“球體”，即所謂的硅富勒烷。



第二類新材料是由 10 個具有類金剛石結構的硅和鍺原子組成的晶體構建塊。波恩 Stefan Grimme 研究小組基于計算機的理論分析提供了對新化合物電子結構的決定性見解。



硅富勒烷的 20 個硅原子形成一個十二面體，一個由規則五邊形組成的體。它封裝了一個氯離子。一個氫原子在主體的每個硅角處向外突出。



合成該分子的博士生 Marcel Bamberg 解釋說，我們的硅富勒烷是這類新物質的前身。氫原子很容易被官能團取代，從而賦予硅富勒烷不同的特性。波恩量子化學家 Markus Bursch 補充說，我們支持有針對性地生成潛在有用的特性，并對其產生的影響進行理論預測。



硅鍺金剛烷代表混合硅鍺合金的組成部分。



Benedikt Köstler 正在開發這些化合物作為他博士論文的一部分，他說，最近的研究表明，硅鍺合金在重要應用領域優于純硅半導體。然而，這種合金的生產非常困難，而且你經常得到不同成分的混合物。我們已經成功地為硅鍺合金的基本構建塊開發了一條簡單的合成路徑。因此，我們的硅鍺金剛烷能夠在分子上研究硅鍺合金的重要化學和物理特性。我們還希望在未來使用它來生產具有完美晶體結構的硅鍺合金。



碳在化學上與元素硅和鍺非常相似，以與兩類新物質相當的形式出現：碳原子的空心球體（“富勒烯”）對應于硅富勒烷，由碳組成的鉆石由金剛烷亞單元組成.



除其他外，富勒烯可提高有機太陽能電池的效率，使電動汽車的電池更安全，并有望在高溫超導方面取得進展。納米金剛石還具有廣泛的應用，從藥物到催化研究。



在此背景下，法蘭克福和波恩的研究人員很高興看到他們的硅富勒烷和硅鍺金剛烷將在哪些領域建立起來。



馬蒂亞斯·瓦格納 (Matthias Wagner) 說，使用納米結構的硅和鍺以量子點的形式產生可見光譜的所有顏色的光已經成為可能，并且正在對計算機和手機顯示器以及電信進行測試。除了從化學技術潛力來看，我個人對我們化合物的高度對稱性非常著迷：例如，我們的硅富勒烷是五種柏拉圖固體之一，具有永恒的美感。



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來源：賢集網
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