Odkryto strukturę krzemu przypominającą grafem

Odkrycie grafenu, który cechuje się niezwykłymi właściwościami mechanicznymi, stało się impulsem do badań nad innymi materiałami o konstrukcji przypominającej "plastry miodu", które w miejscach atomu węgla posiadają atomy krzemu. Zespół badawczy z Turcji opracował teoretyczny model materiału zbudowanego z krzemu, charakteryzujący się właściwościami zbliżonymi do grafenu. Według badaczy taki materiał powinien stawać się grubszy podczas procesu rozciągania.

Uzyskiwany na masową skalę krzem w przeciwieństwie do grafitu składa się z dwóch warstw przestrzennych, których nie można rozdzielić w celu uzyskania monowarstwy. Jednak Salim Ciraci i jego współpracownicy z Uniwersytetu Bilkent w Turcji, stwierdzili, że dodanie tlenu do struktury krzemowej umożliwia powstanie stabilnej, pojedynczej warstwy krzemionki. Atomy tlenu mogą wiązać się powyżej lub poniżej monowarstwy krzemionki. Zespół naukowców obliczył, że przy niewielkiej energii aktywacji byłoby energetycznie korzystnie dla atomów wejść płaszczyznę, tworząc strukturę Si2O3, w której atom tlenu znajdowałby się pomiędzy dwoma krzemu. Badacze zaproponowali dwie nowe struktury: w pierwszej, którą nazwali hβ –krzemionką, wiązania mają charakter liniowy, tworząc strukturę heksagonalną. Małe perturbacje, doprowadziłoby do utworzenia drugiej, gęstszej, bardziej stabilnej struktury zawierającej ugięte sześciokąty. Przeprowadzona przez turecki zespół symulacja dynamiki molekularnej wskazała, że hβ -krzemionka, pozostaje stabilna do 1000K (727 ° C).

Dalsze obliczenia pokazują, że teoretycznie opracowana struktura powinna mieć obiecujące właściwości fizyczne i elektroniczne. Materiały uzyskiwane z tego typu krzemionki miałyby charakter auksetyku, a więc materiału deformującego się wbrew intuicji, np. zwiększającego swoje rozmiary przy ściskaniu. Auksetyki są obecnie stosowane w implantach chirurgicznych oraz w hutnictwie. Pomimo obiecujących wniosków płynących z pracy tureckiego zespołu, według niektórych naukowców utworzenie takiego materiału w praktyce jest ogromnym wyzwaniem.

(pj)