p As últimas gerações de chips de computador têm apenas alguns nanômetros de tamanho e estão se tornando cada vez mais eficientes e economizadoras de energia como resultado da miniaturização progressiva. Uma vez que os processos de corrosão tradicionalmente usados ​​na produção de chips estão cada vez mais atingindo seus limites, o desenvolvimento de novos, materiais semicondutores nanoestruturados são essenciais. Esses nano semicondutores também desempenham um papel central na conversão de eletricidade em luz e vice-versa. p Uma equipe da Goethe University Frankfurt liderada por Matthias Wagner agora conseguiu sintetizar nano "esferas" moleculares feitas de 20 átomos de silício, os chamados silafulleranos. A segunda nova classe de materiais são blocos de construção de cristal feitos de 10 átomos de silício e germânio que têm uma estrutura semelhante a diamante. Insights decisivos sobre as estruturas eletrônicas dos novos compostos foram fornecidos por análises teóricas baseadas em computador do grupo de pesquisa de Stefan Grimme em Bonn.

p Os 20 átomos de silício de silafullerano formam um dodecaedro, um corpo composto de pentágonos regulares. Ele encapsula um íon cloreto. Um átomo de hidrogênio se projeta para fora em cada canto de silício do corpo. Doutorando Marcel Bamberg, quem sintetizou a molécula, explica:"Nosso silafullerano é o progenitor há muito procurado dessa nova classe de substâncias. Os átomos de hidrogênio podem ser facilmente substituídos por grupos funcionais, dando assim ao silafullerano propriedades diferentes ". O químico quântico de Bonn, Markus Bursch, acrescenta:" Apoiamos a geração direcionada de propriedades potencialmente úteis com previsões teóricas de seus efeitos resultantes. "

p O adamantano silício-germânio representa o bloco de construção de uma liga mista de silício-germânio. Benedikt Köstler, que está desenvolvendo os compostos como parte de sua tese de doutorado, afirma que "estudos recentes mostraram que ligas de silício-germânio são superiores aos semicondutores de silício puro em áreas de aplicação importantes. No entanto, a produção dessas ligas é muito difícil e muitas vezes você obtém misturas de composições diferentes. Conseguimos desenvolver um caminho de síntese simples para o bloco de construção básico das ligas de silício-germânio. Nosso adamantano de silício-germânio, portanto, permite a investigação de importantes propriedades químicas e físicas de ligas de silício-germânio no modelo molecular. Também queremos usá-lo no futuro para produzir ligas de silício-germânio com estruturas cristalinas perfeitas. "

p Carbono, que é quimicamente muito semelhante aos elementos silício e germânio, ocorre em formas comparáveis ​​às duas novas classes de substâncias:esferas ocas de átomos de carbono ("fulerenos") correspondem a silafulleranos, e os diamantes constituídos por carbono são compostos por subunidades de adamantano. Entre outras coisas, os fulerenos aumentam a eficiência das células solares orgânicas, poderia tornar as baterias de carros elétricos mais seguras, e prometem progresso na supercondutividade de alta temperatura. Nanodiamonds também têm uma ampla gama de aplicações, de produtos farmacêuticos à pesquisa de catálise.

p Neste contexto, os pesquisadores em Frankfurt e Bonn estão entusiasmados em ver em quais campos seus silafulleranos e adamantanos de silício-germânio se estabelecerão. Matthias Wagner afirma:“Já é possível gerar luz em todas as cores do espectro visível com silício nanoestruturado e germânio na forma de pontos quânticos, e isso está sendo testado para telas de computadores e telefones celulares, bem como nas telecomunicações. Além do potencial químico-técnico, Estou pessoalmente fascinado pela alta simetria de nossos compostos:Por exemplo, nosso silafullerano é um dos cinco sólidos platônicos e possui uma beleza atemporal. "