나노기술 및 정책 정보

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독일의 본 대학교(University of Bonn) 연구팀이 매우 특이한 화합물을 합성했음. 이 화합물의 중심 빌딩 블록은 실리콘 원자임. 그러나 평상시와 다른 점은 실리콘 원자의 4 개의 결합 파트너가 사면체 형태가 아니라 사다리꼴처럼 평평하게 배열되어 있다는 점임. 이 배열은 일반적으로 에너지적으로 극도로 불리하지만 분자는 매우 안정적임. 이 화합물의 속성은 지금까지 완전히 알려지지 않았음. 연구원들은 이제 그것들을 탐구하는 것임. 탄소와 마찬가지로 실리콘은 일반적으로 다른 원자와 4 개의 결합을 형성함. 그럴 때 결과는 일반적으로 사면체임. 실리콘 원자는 중심에 있으며, 결합 파트너 (소위 리간드)는 사면체 모서리에 있음. 이 배열은 에너지적으로 가장 안정적임. 따라서 비누 거품이 일반적으로 구형인 것처럼 자동으로 사면체 배열로 생성됨. 연구원들은 이제 입방체 모양의 비누 방울처럼 특이한 실리콘 함유 분자를 만들었음. 이들에서 4 개의 리간드는 사면체를 형성하지 않고 왜곡된 정사각형, 사다리꼴을 형성함. 그들은 실리콘과 함께 하나의 평면에 배열되어 있음. 이 화합물은 매우 안정적이어서 병에 담아 문제없이 몇 주 동안 보관할 수 있었음. 연구원들은 이 특이한 안정성에 놀랐음. 그들은 컴퓨터의 분자를 모델링하여 그 이유를 발견했음. 리간드는 또한 서로 결합을 형성함. 그 과정에서 그들은 견고한 틀을 형성함. 이것은 매우 강해서 사다리꼴 배열이 사면체로 " 스냅"되는 것을 완전히 막아줌. 컴퓨터 계산은 평면 사다리꼴 모양보다 더 에너지적으로 유리한 분자 구조가 없음을 보여주었음.

연구원들은 물질의 결정을 성장시킨 다음 X- 레이로 조사함. X- 선 빛은 원자에 의해 산란되어 방향이 바뀜. 따라서 이러한 편차를 사용하여 결정 내 분자의 공간 구조를 계산할 수 있음. 분광 측정과 함께 이 방법은 리간드와 실리콘이 새로운 분자에서 실제로 동일한 평면에 있음을 확인했음.

이 화합물의 합성은 불활성 가스 하에서 수행되어야 하지만, 다른 합성과정은 비교적 간단함. 반면에 출발 물질을 합성하는 것은 복잡함. 그중 하나는 불과 10 년 전에 처음으로 합성되었으며 이미 몇 가지 새로운 종류의 실리콘 화합물 합성의 원천이 되었음. 전자 산업의 중요한 원소인 실리콘의 특성에 대한 특이한 구조의 영향은 현재로서는 완전히 불분명함. 어쨌든 오랫동안 그러한 화합물을 생산하는 것은 완전히 불가능한 것으로 간주되었음.

본 연구 성과는 ‘Journal of the American Chemical Society’ ("Planar Tetracoordinated Silicon (ptSi): Room Temperature Stable Compounds Containing Anti-van't Hoff/Le Bel Silicon") 지에 게재됨