Kemister vid universitetet i Bonn (Tyskland) har syntetiserat extremt ovanliga föreningar. Deras centrala byggsten är en kiselatom. annorlunda än vanligt, dock, är arrangemanget av atomens fyra bindningspartners, som inte är i form av en tetraeder runt den, men platt som en trapets. Detta arrangemang är vanligtvis energimässigt extremt ogynnsamt, ändå är molekylerna mycket stabila. Deras egenskaper är hittills helt okända; forskare vill nu utforska dem. Resultaten kommer att publiceras i Journal of the American Chemical Society , men är redan tillgängliga online.

Liksom dess relativa kol, kisel bildar i allmänhet fyra bindningar med andra atomer. När det gör det, resultatet är vanligtvis en tetraeder. Kiselatomen ligger i mitten, dess bindningspartners (de så kallade liganderna) vid de tetraedriska hörnen. Detta arrangemang är mest fördelaktigt energimässigt. Det uppstår därför nästan automatiskt, precis som en såpbubbla vanligtvis är sfärisk.

Forskare under ledning av prof. Dr. Alexander C. Filippou från Institutet för oorganisk kemi vid universitetet i Bonn har nu konstruerat kiselhaltiga molekyler som är lika ovanliga som en kubformad såpbubbla. I dessa, de fyra liganderna bildar inte en tetraeder, men en förvrängd fyrkant, en trapets. De ligger i ett plan tillsammans med kislet. "Trots detta, föreningarna är så stabila att de kan fyllas på flaskor och lagras i veckor utan problem, " förklarar Dr Priyabrata Ghana, en före detta doktorand som sedan har flyttat till RWTH Aachen University.

Molekylära exoter är ovanligt stabila

Forskarna själva blev förvånade över denna ovanliga stabilitet. De upptäckte orsaken genom att modellera molekylerna på datorn. Liganderna bildar även bindningar med varandra. I processen, de bildar en solid ram. Detta verkar vara så starkt att det helt förhindrar det trapetsformade arrangemanget från att "snäppa" in i en tetraeder. "Våra datorberäkningar indikerar att det inte finns någon struktur för molekylerna som skulle vara mer energimässigt gynnsam än den plana trapetsformen, " betonar Jens Rump, en doktorand vid Institutet för oorganisk kemi.

Forskarna odlade kristaller av ämnena och sprängde dem sedan med röntgenstrålar. Röntgenljuset sprids av atomerna och ändrar riktning. Dessa avvikelser kan därför användas för att beräkna den rumsliga strukturen för molekylerna i kristallen. Tillsammans med spektroskopiska mätningar, denna metod bekräftade att ligander och kisel verkligen är i samma plan i de nya molekylerna.

Även om syntesen av de exotiska föreningarna måste utföras under inert gas, det är annars förhållandevis enkelt. Tillverkning av utgångsmaterial, å andra sidan, är komplex; en av dem syntetiserades först för bara drygt tio år sedan och har redan varit källan till syntesen av flera nya klasser av kiselföreningar.

Inverkan av den ovanliga strukturen på egenskaperna hos kisel, en viktig del för elektronikindustrin, är helt oklart i nuläget. I alla fall, under lång tid ansågs det vara helt omöjligt att framställa sådana föreningar.