Новости химической науки > Стабилизированы неуловимые оксиды кремния

Используя новые подходы для того, чтобы заставить объединиться кремний и кислород, химики-неорганики получили первые мономерные оксиды кремния – комплексы Si₂O₃ и Si₂O₄.

Этот результат, который интересен и с фундаментальной точки зрения, и, в перспективе, может найти и практическое применение для создания новых электронных устройств на основе кремния, получен группой исследователей из Университета Джорджии, руководителем которой является Грегори Робинсон (Gregory H. Robinson).

Рисунок из Nat. Chem. 2015, DOI: 10.1038/nchem.2234

Хотя углерод и кремний расположены в одной группе Периодической системы, но когда дело касается образования оксидов, они проявляют различные свойства. Молекулярные мономерные формы оксидов углерода – СО и CO₂ стабильны при комнатной температуре, а вот кремний не может похвастаться существованием таких простых оксидов. Оксид кремния существует в форме молекулы SiO₂ только при высокой температуре. И, хотя диоксид кремния является одним из самых распространенных компонентов на Земле – это и кварц, и песок, в мягких условиях он может рассматриваться как пространственно-сшитый неорганический полимер, существование которого обусловлено трехмерной сеткой ковалентных связей Si–O, формирующих атомную кристаллическую решетку.

Исследователи из группы Робинсона ранее синтезировали еще одно крайне интересное производное кремния – соединение кремния(0), содержащее двойную связь кремний-кремний, в котором атомы кремния были стабилизированы N-гетероциклическими карбеновыми лигандами (NHC). Отталкиваясь от результатов этой работы, исследователи из Джорджии получили комплексы Si₂O₃ и Si₂O₄, окисляя стабилизированный NHC комплекс со связью Si=Si закисью азота и кислородом соответственно.

Теоретическое и спектральное исследование показывает, что в полученных оксидах кремния связь кремний-кислород проявляет кратность, большую, чем единица. В комплексе Si₂O₃ ядром является трехчленный цикл Si₂O, в котором атомы углерода характеризуются степенью окисления +3. Комплекс Si₂O₄ характеризуется четырехчленным циклом Si₂O₄, в которых степень окисления фосфора равна +4.

Год назад исследователи уже использовали стратегию стабилизации гетероциклическими карбенами для получения тетроксида дифосфора, Р₂O₄, аналога оксида азота N₂O₄, окисляя стабилизированную связь Р=Р кислородом; в совокупности работы группы Робинсона существенно расширяют наши представления о химии оксидов элементов главных подгрупп.

Ийхак Апелойг (Yitzhak Apeloig), эксперт по химии кремния из Техниона – Технологического Института Израиля, отмечает, что выделение первых мономерных оксидов кремния является важным достижением, как из-за фундаментальной значимости результата, так и из-за его красоты. Он добавляет, что получение Si₂O₃ и Si₂O₄ в мягких условиях открывает возможности изучить детали химии оксидов кремния, что, в свою очередь, может оказаться полезным для понимания окисления и легирования поверхностей кремния – процессов, важных для создания микроэлектроники.

Источник: Nat. Chem. 2015, DOI: 10.1038/nchem.2234

метки статьи: #неорганическая химия, #природа химической связи, #элементоорганическая химия