Les chimistes de l'université Goethe sont parvenus à synthétiser un composé comportant un dodécaèdre Si20. Le solide platonicien, qui a été publié dans le Angewandte Chemie journal, n'est pas seulement esthétique, il ouvre également de nouvelles perspectives pour l'industrie des semi-conducteurs.
La découverte de la molécule C60 en forme de ballon de football en 1985 a été une étape importante pour le développement de la nanotechnologie. Parallèlement au domaine de recherche en plein essor des fullerènes carbonés, les chercheurs ont passé beaucoup de temps à essayer en vain de créer des cages en silicium structurellement similaires. Les chimistes de l'Université Goethe sont maintenant parvenus à synthétiser un composé comportant un dodécaèdre Si20. Le solide platonicien, qui a été publié dans le Angewandte Chemie journal, n'est pas seulement esthétique, il ouvre également de nouvelles perspectives pour l'industrie des semi-conducteurs.
Le dodécaèdre Si20 est à peu près aussi gros que la molécule C60. Cependant, il existe des différences cruciales entre les types de liaison :Tous les atomes de carbone en C60 ont un nombre de coordination de trois et forment des doubles liaisons. Dans le dodécaèdre de silicium, en revanche, tous les atomes ont un nombre de coordination de quatre et sont reliés par des liaisons simples, de sorte que la molécule est également apparentée au dodécaèdre (C20H20). « En son temps, le dodécaèdre était considéré comme le « mont Everest » de la chimie organique, car il ne pouvait initialement être synthétisé que par une séquence de 23 étapes. En revanche, notre cage Si20 peut être créée en une seule étape à partir de blocs de construction Si2, " explique le professeur Matthias Wagner de l'Institut universitaire de chimie inorganique et analytique Goethe.
Les corps creux Si20, qui ont été isolés par son doctorant, Jan Tillmann, sont toujours remplis d'un ion chlorure. Les chimistes de Francfort supposent donc que la cage se forme autour de l'anion, qui a donc un effet structurant. A sa surface, l'amas porte huit atomes de chlore et douze groupes Cl3Si. Ceux-ci ont des dispositions très symétriques dans l'espace, c'est pourquoi la molécule est particulièrement belle. Les calculs de chimie quantique effectués par le groupe de recherche du professeur Max C. Holthausen à l'université de Goethe montrent que le schéma de substitution observé expérimentalement produit en effet une stabilisation prononcée de la structure du Si20.
Dans le futur, Tillmann et Wagner prévoient d'utiliser les groupes d'ancrage Cl3Si liés à la surface pour produire des nanoréseaux tridimensionnels à partir d'unités Si20. Les chercheurs sont particulièrement intéressés par le potentiel d'application de ce nouveau composé :« Les nanoparticules de silicium strictement limitées dans l'espace présentent des propriétés fondamentalement différentes des plaquettes de silicium conventionnelles, " explique Matthias Wagner. L'accès longtemps recherché au siladodécaèdre ouvre ainsi la possibilité d'étudier les propriétés électroniques fondamentales des nanoparticules de Si en forme de cage par rapport au silicium semi-conducteur cristallin.
