Siliciuros de metales de transición, una clase distinta de materiales semiconductores que contienen silicio, demostrar una resistencia superior a la oxidación, estabilidad a altas temperaturas y bajas tasas de corrosión, lo que los hace prometedores para una variedad de desarrollos futuros en dispositivos electrónicos. A pesar de su relevancia para la tecnología moderna, sin embargo, Los aspectos fundamentales del enlace químico entre sus átomos de metales de transición y el silicio siguen siendo poco conocidos. Uno de los mas importantes, pero poco conocido, propiedades es la fuerza de estos enlaces químicos, la energía de disociación del enlace termoquímico.

Con fondos de la National Science Foundation, un equipo de investigadores de la Universidad de Utah ha investigado esta propiedad, y en esta semana La Revista de Física Química , de AIP Publishing, presentan sus valiosos hallazgos para una serie de compuestos específicos. Estos incluyen valores precisos de las energías de disociación de enlaces de las moléculas de siliciuro de metal de transición de los grupos cuatro y cinco:TiSi, ZrSi, HfSi, VSi, NbSi y TaSi.

"El equipo midió la energía a la que los siliciuros diatómicos se desintegran más rápidamente de lo que pueden ionizarse mediante la absorción de un segundo fotón. Esta cantidad de energía se denomina umbral de predisociación. Proporciona un límite superior a la energía de disociación del enlace. Sin embargo, los investigadores han descubierto que para moléculas con ciertas configuraciones electrónicas, si la molécula está fría, entonces la observación de un umbral de predisociación agudo proporciona un valor exacto de la energía de disociación del enlace termoquímico, y no simplemente un límite superior ".

"Lo que me complace tanto con esta nueva técnica que hemos desarrollado es que no solo es aplicable a un pequeño conjunto de moléculas, "dijo Michael Morse, uno de los autores de la obra. "Se basa en el hecho de que estas pequeñas moléculas de metales de transición tienen una densidad de estados electrónicos que aumenta muy rápidamente a medida que se acerca al límite de disociación". y eso es clave para hacer que la molécula se deshaga tan pronto como supere ese límite [...] Las peculiaridades de los metales de transición hacen que el método sea ampliamente aplicable a toda esa clase de moléculas, que son bastante difíciles de investigar por otros medios ".

Esta observación de umbral nítido en un espectro vibrónico denso proporciona un medio nuevo y altamente eficaz para estimar la energía de disociación de enlaces para metales de transición unidos a otros elementos del bloque p. Según los investigadores, las incertidumbres al utilizar este nuevo método son mucho menores que las observadas con enfoques anteriores.

Además de medir los valores de disociación de enlaces para estas moléculas, los investigadores también pudieron usar los umbrales de predisociación para determinar otros valores fundamentales para ciertas moléculas usando ciclos termoquímicos, a saber, las entalpías de las energías de formación e ionización.

Los químicos pueden utilizar los datos adquiridos para desarrollar métodos computacionales más precisos con respecto a la unión química de metales de transición, además de mejorar nuestra comprensión de estos vínculos.

"Los químicos cuánticos están tratando de desarrollar nuevos medios eficientes y precisos para calcular estos sistemas, y han tenido bastante éxito con los sistemas de grupos principales, y especialmente compuestos orgánicos, ", Dijo Morse." Pero, los metales de transición son mucho más difíciles porque hay muchas más formas en que se pueden organizar los electrones. Otro problema es que en el pasado, No ha habido tantos datos de alta precisión disponibles que puedan usarse para comparar la teoría y la experimentación. Sin datos precisos, es difícil decir qué tan bueno puede ser un método computacional ".

El equipo de investigación tiene planes de trabajar con otras moléculas diatómicas que contienen metales de transición. De hecho, ya tienen resultados para las energías de disociación de enlaces de TiC, ZrC, HfC, VC, NbC, TaC, WC, WSi, WS, WSe, y WCl que están en preparación para su publicación. Al examinar una serie de moléculas químicamente relacionadas, como estos estudios de las moléculas de metal-carbono y tungsteno-halógeno, el equipo tiene la intención de desarrollar una imagen amplia de los enlaces químicos en las moléculas de metales de transición.

"Hay una gran ventaja que proviene de este tipo de amplia gama, estudio sistemático. Nos permite desarrollar lo que me gusta llamar 'intuición química' sobre enlaces químicos, "dijo Morse.