Neues Silizium-Molekül überrascht Forscher mit bisher unentdeckter Mehrfach-Bindung

Die enorme, irdische Vielfalt an organischen Substanzen gründet auf die vielseitige Bindungsfähigkeit des Kohlenstoffs (C). So kann sich das C-Atom über einfache, doppelte und dreifache Bildungen mit anderen Atomen scheinbar fast beliebig verbinden oder bildet stabile, aromatische Ringstrukturen wie im Benzol. Obwohl der Halbleiter Silizium (Si) ? der direkte, schwerere Nachbar von Kohlenstoff in der vierten Hauptgruppe des Periodensystems - über die gleiche Anzahl von so genannten Valenzelektronen verfügt, konnte diese Bindungsvielfalt bisher nicht beobachtet werden. Doch japanischen Wissenschaftler gelang es nun, Siliziumatome so in ein Molekül ? Trisilanallen - einzubinden, wie es bisher nur für Kohlenstoff möglich gewesen war. Kaum entdeckt, denken die Forscher schon an vielfältige neue und vor allem elektronisch nützliche Substanzen auf Silizium-Basis.
"Trisilaallen-Derivate könnten wegen ihrer ungewöhnlichen elektronischen Struktur nützlich für synthetische Reagenzien und als Grundlage für funktionelle Materialien aus Silizium sein", berichten Mitsuo Kira und seine Kollegen von der Tohoku Universität in Sendai in der Fachzeitschrift Nature (Vol. 421, S. 725). Sie beschreiben detailliert, wie sie das neue Molekül in einer zweistufigen, chemischen Reaktion aus bekannten Silizium-Verbindungen gewinnen konnten.

Kernstück ist eine Gruppe aus drei zusammenhängenden Si-Atomen, bei denen das mittlere jeweils über eine Doppelbindung mit den äußeren verknüpft ist. Genau hierin liegt die spröde scheinende Sensation der Entdeckung, denn eine solche Bindungsfähigkeit hatte man Silizium bisher abgesprochen. Erstmals weist Silizium eine so genannte sp-Hybridisierung auf, bei der die bindenden Orbitale der äußeren Elektronen Mehrfachverknüpfungen erlauben.

Bei Kohlenstoff treten solche Mehrfachbindungen in zahlreichen, linear geformten Molekülen wie Acetylen oder Kohlendioxid auf, sind folglich eher alltäglich. Doch bei Silizium mit seinen ohnehin wichtigen Halbleitereigenschaften, regt diese Entdeckung nun die Fantasie der Forscher an. Völlig neue Verbindungen mit bisher unerreichten Eigenschaften vor allem für elektronische Anwendungen schweben ihnen vor. Ob sich diese Euphorie tatsächlich in innovative Materialien umsetzen lässt, werden die kommenden Versuche zeigen.

Jan Oliver Löfken


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