Silicium, un semi-métal, se lie sous sa forme naturelle avec quatre autres éléments et sa structure tridimensionnelle prend la forme d'un tétraèdre. Pendant longtemps, il semblait impossible de réaliser la synthèse et la caractérisation d'un équivalent bidimensionnel - géométriquement parlant, un carré. Aujourd'hui, des scientifiques du domaine de la chimie inorganique de l'Université de Heidelberg ont réussi à produire un complexe cristallin avec une telle configuration. PD Dr. Lutz Greb de l'Institut de chimie inorganique souligne qu'il a des propriétés physiques et chimiques surprenantes et, dans le domaine de la chimie moléculaire, ouvrira de nouvelles approches pour utiliser le deuxième élément le plus abondant de la croûte terrestre pour la catalyse et la recherche sur les matériaux.

En tant que semi-métal classique, le silicium possède des propriétés à la fois des métaux et des non-métaux, et appartient au groupe carboné du tableau périodique. Comme le carbone, le silicium se lie avec quatre éléments. Sa structure tridimensionnelle correspond alors à un tétraèdre, un corps à quatre côtés. En raison de la grande stabilité d'un tétraèdre, d'autres structures ne sont pas connues dans le silicium naturel à quatre liaisons, en abrégé le silicium (IV). Considéré purement géométriquement, l'équivalent bidimensionnel d'un tétraèdre est un carré. Ces configurations sont déjà connues pour le carbone mais, selon le Dr Greb, une structure plan-carré n'a pas encore été réalisée dans le domaine de la chimie du silicium(IV), même après plus de 40 ans d'efforts intensifs.

Le groupe de travail du Dr Greb a réussi pour la première fois à synthétiser et à caractériser complètement une espèce de silicium (IV) plan carré. Il a été possible de le montrer à l'aide de la cristallographie aux rayons X. Les scientifiques ont fait pousser un monocristal qu'ils ont irradié avec un faisceau de rayons X finement focalisé. La diffraction des rayons X lors de la rencontre des atomes du monocristal a conduit à un schéma indubitable à partir duquel il est possible de calculer la position des noyaux des atomes. Cette mesure a permis aux chercheurs de montrer qu'ils avaient affaire à des molécules à base de silicium plan carré (IV). D'autres études avec des méthodes spectroscopiques ont soutenu cette configuration. Il présente des propriétés physiques et chimiques auxquelles les chercheurs ne s'attendaient pas, par exemple. couleur dans une classe de substances naturellement incolore.

"Synthétiser cette configuration à partir des composants que nous avons choisis est relativement simple une fois que vous avez compris les conditions clés, " explique le Dr Fabian Ebner, qui est quant à lui chercheur postdoctoral à l'Institut de chimie inorganique. Cela a surpris les scientifiques, cependant, que la molécule de silicium (IV) à plan carré constitue une stabilité, composé isolable du tout. « En raison de la grande réactivité, il existe de nombreuses façons imaginables de décomposition. Toujours, nous avons toujours cru qu'il était possible d'isoler ce composé, ", souligne le Dr Greb.

Lutz Greb a reçu une subvention de démarrage du Conseil européen de la recherche (ERC) pour ses recherches dans le domaine des éléments du groupe principal structurellement contraints. La Fondation des entreprises allemandes a soutenu le travail de Fabian Ebner. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue Chimie .