纳米材料的新物质类别

最新一代的计算机芯片只有几纳米大小，由于进步的结果，它们变得越来越节能和强大小型化．由于传统上用于芯片生产的蚀刻工艺正日益达到其极限，新的、纳米结构的开发半导体材料是至关重要的。这种纳米半导体在电与光的转换中也发挥着核心作用。

法兰克福歌德大学的一个由Matthias Wagner领导的小组现在已经成功地合成了由20个硅原子组成的分子纳米“球体”，即所谓的硅氟烷。第二种新型材料是由10个硅和锗原子组成的晶体积木，它们具有类似钻石的结构。波恩的Stefan Grimme研究小组基于计算机的理论分析为新化合物的电子结构提供了决定性的见解。

硅氟烷的20个硅原子形成一个十二面体，一个由正五边形组成的体。它包覆了一个氯离子。在身体的每个硅角上都有一个氢原子向外突出。合成了这种分子的博士生马塞尔·班伯格解释说:“我们的硅氟烷是这类新物质长期以来寻找的先驱。氢原子很容易被官能团取代，从而赋予硅氟烷不同的性质。”波恩量子化学家Markus Bursch补充说:“我们支持潜在有用性质的目标生成，并对其产生的效应进行理论预测。”

硅锗金刚烷是硅锗混合合金的组成部分。Benedikt Köstler正在开发这种化合物，作为他博士论文的一部分，他说:“最近的研究表明，硅锗合金在重要的应用领域优于纯硅半导体。然而，这种合金的生产是非常困难的，你经常会得到不同成分的混合物。我们成功地开发了一种简单的合成硅锗合金基本构件的方法。因此，我们的硅锗金刚烷能够在分子模型上研究硅锗合金的重要化学和物理性质。我们还想在未来用它来生产无缺陷晶体结构的硅锗合金。”

碳，在化学上与硅和锗元素非常相似，以类似的形式出现在两种新的物质中:碳原子的空心球体(“富勒烯”)相当于硅氟烷，由碳组成的钻石由金刚烷亚基组成。除此之外，富勒烯还能提高有机太阳能电池的效率，使电动汽车的电池更安全，并有望在高温超导方面取得进展。纳米金刚石也有广泛的应用，从制药到催化研究。

在这种背景下，法兰克福和波恩的研究人员很兴奋地看到他们的硅氟烷和硅锗金刚烷将在哪些领域建立起来。Matthias Wagner说:“用纳米结构的硅和锗的形式产生可见光谱中所有颜色的光已经是可能的量子点这一技术正在电脑、手机显示器以及电信领域进行测试。除了潜在的化学技术，我个人对我们的化合物的高度对称非常着迷:例如，我们的硅氟烷是五种柏拉图式固体之一，拥有永恒的美。”