SAMOCVET.com - ВСЕ О КАМНЯХ И МИНЕРАЛАХ

Химики из Канады, Китая, Турции и Германии синтезировали соединение, не нарушающее фундаментальных правил образования химических связей и требований по валентности, но обладающее структурой, которая теоретически не должна быть стабильной.

Подобные соединения называют «невозможными». Для того чтобы получить их в эксперименте, необходимо создать такие условия, в которых присущая им нестабильность будет подавлена. Хотя примеры синтеза «невозможных» материалов известны, раскрыть секрет многих соединений учёным так пока и не удалось.

Интернациональную группу химиков заинтересовал материал, родственный мезопористому диоксиду кремния (префикс «мезо» соответствует порам размером 2–50 нм) и обозначаемый как мезо-HSiO1,5. Он несколько напоминает графен и имеет сотовую структуру, поры в которой, однако, должны мгновенно закрываться после удаления матрицы, используемой для синтеза.

Тонкая плёнка «обычного» мезопористого диоксида кремния (иллюстрация UCLA / Laurent Pilon's Research Group).

В новых опытах мезо-HSiO1,5 получали путём «самосборки», управляемой матрицей, из HSi(OCH2CH3)3 в условиях катализа кислотами. К удивлению авторов, при удалении матрицы материал не переходил в более плотную форму, сохраняя пористую структуру до 300 ˚C. «Матрица здесь могла быть любой, — говорит руководитель группы Джеффри Озин (Geoffrey Ozin) из Торонтского университета. — Стабильность достигается за счёт образования водородных связей между O3SiH и силанолом O3SiOH. Это придаёт материалу механическую прочность».

Когда температура превышает 300 ˚C, структура мезо-HSiO1,5 изменяется: он преобразуется в мезопористый нанокомпозит, матрицу из диоксида кремния с включёнными в неё нанокристаллами кремния. Последние дают яркую фотолюминесценцию, появление которой связывают с эффектами квантовых ограничений в нанокристалах. Учёные уже нашли способ управления фотолюминесцентными свойствами кристаллов и думают над тем, как можно применить новый материал при конструировании биологических датчиков и светоизлучающих приборов.