Los químicos de la Universidad Goethe han logrado sintetizar un compuesto con un dodecaedro Si20. El sólido platónico, que fue publicado en el Angewandte Chemie diario, no es solo estéticamente agradable, también abre nuevas perspectivas para la industria de los semiconductores.

El descubrimiento de la molécula C60 en forma de balón de fútbol en 1985 fue un hito para el desarrollo de la nanotecnología. Paralelamente al campo de investigación de rápido crecimiento sobre los fullerenos de carbono, Los investigadores han pasado mucho tiempo intentando en vano crear jaulas de silicio estructuralmente similares. Los químicos de la Universidad Goethe ahora han logrado sintetizar un compuesto que presenta un dodecaedro Si20. El sólido platónico, que fue publicado en el Angewandte Chemie diario, no es solo estéticamente agradable, también abre nuevas perspectivas para la industria de los semiconductores.

El dodecaedro Si20 es aproximadamente tan grande como la molécula C60. Sin embargo, Existen algunas diferencias cruciales entre los tipos de enlaces:Todos los átomos de carbono en C60 tienen un número de coordinación de tres y forman dobles enlaces. En el dodecaedro de silicio, a diferencia de, todos los átomos tienen un número de coordinación de cuatro y están conectados a través de enlaces simples, de modo que la molécula también está relacionada con el dodecaedrano (C20H20). "En su día, El dodecahedrano era visto como el 'Monte Everest' de la química orgánica, porque inicialmente solo se podía sintetizar a través de una secuencia de 23 pasos. A diferencia de, nuestra jaula Si20 se puede crear en un solo paso a partir de bloques de construcción Si2, "explica el profesor Matthias Wagner del Instituto de Química Inorgánica y Analítica de la Universidad Goethe.

Los cuerpos huecos Si20, que han sido aislados por su estudiante de doctorado, Jan Tillmann, siempre están llenos de un ion cloruro. Por lo tanto, los químicos de Frankfurt suponen que la jaula se forma alrededor del anión, que por tanto tiene un efecto determinante de la estructura. En su superficie, el grupo lleva ocho átomos de cloro y doce grupos Cl3Si. Estos tienen arreglos altamente simétricos en el espacio, por eso la molécula es particularmente hermosa. Los cálculos de química cuántica llevados a cabo por el grupo de investigación del profesor Max C. Holthausen en la Universidad de Goethe muestran que el patrón de sustitución que se observó experimentalmente produce una estabilización pronunciada de la estructura de Si20.

En el futuro, Tillmann y Wagner planean utilizar los grupos de anclaje Cl3Si unidos a la superficie para producir nanorredes tridimensionales a partir de unidades de Si20. Los investigadores están particularmente interesados ​​en el potencial de aplicación de este nuevo compuesto:"Las nanopartículas de silicio espacialmente limitadas muestran propiedades fundamentalmente diferentes a las obleas de silicio convencionales, "explica Matthias Wagner. El acceso de larga data al siladodecahedrane abre la posibilidad de estudiar las propiedades electrónicas fundamentales de las nanopartículas de Si en forma de jaula en comparación con el silicio semiconductor cristalino.