Учени създадоха странна нова форма на силиций

Илюстрация на атомната структура на новия 4H-силициев алотроп
(графика: Thomas Shiell and Timothy Strobel)

Силициевата долина, силициевата ера – тези понятия не са случайни. Силицият е ключов за живота ни днес. Той е жизненоважен за всичката електроника, върху която е изграден нашият съвременен свят. Сега изследователи от Института за наука „Карнеги” са разработили начин за създаване на нова форма на силиций с уникална шестоъгълна структура.

Химичните елементи могат да имат различни кристални форми, наречени алотропи, въз основа на разположението на своите атоми. В зависимост от подредбата елементите могат да имат доста различни свойства – въглеродът, например, може да съществува в двуизмерни листове като графен, в триизмерни масиви – тогава е графит – или в кубични решетки, когато се явява диамант.

Най-често използваната форма на силиция има същата структура като диаманта. Но има и други структури, които потенциално могат да имат полезни електронни свойства. През 2014 г. екип от „Карнеги” разработи нов силициев алотроп, наречен Si24, който е съставен от листове силиций, подредени в пръстени от пет, шест и осем атома. Дупките в средата на тези пръстени могат да образуват едноизмерни канали за преминаване на други атоми. А това, според екипа, може да се окаже ключът към приложения – като например съхранение на енергия или филтриране на различни флуиди.

В скорошно изследване, за което съобщава NewAtlas, учените са разработили метод за превръщане на Si24 в друг, нов алотроп. Нагряването на кристалите на Si24 кара тънките листове да се подравняват в шестоъгълни форми в четири повтарящи се слоя. Това е донесло на новата структура името 4H-силиций. Екипът казва, че за първи път се създават стабилни, насипни кристали от този вид материал.

„Откриването на насипни 4H-силициеви кристали отваря вратата към вълнуващи бъдещи изследователски перспективи”, казва Томас Шиел, автор на изследването. Той е на мнение, че новият метод може да се използва за създаване на „семенни кристали за отглеждане на големи обеми от 4Н структури със свойства, които потенциално надминават тези на диамантения силиций”.

Остава да се разбере точно какви приложения може да отвори новата силициева структура. Екипът казва, че това може да доведе до подобрения в компоненти като транзистори – основа за електронни устройства – или фотоволтаични енергийни системи.