不可能存在物—周期性中孔硅氫化合物問(wèn)世

日前，由加拿大、中國(guó)、土耳其、德國(guó)科學(xué)家組成的科研小組稱，一種之前被認(rèn)為不可能存在的化合物——周期性中孔硅氫化合物合成成功，其在高溫下能轉(zhuǎn)為光致發(fā)光材料，可廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能設(shè)備等設(shè)備中，相關(guān)研究發(fā)表在最新出版的《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)》會(huì)刊上。

當(dāng)原子結(jié)合形成化合物時(shí)，必須遵守某些鍵和價(jià)的規(guī)則，因此，很多化合物不可能存在。但也有一些遵循鍵和價(jià)規(guī)則的化合物，因其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定也被認(rèn)為不可能存在?？茖W(xué)家在一個(gè)含水的酸催化模板上合成出了該周期性中孔硅氫化合物（meso-HSiO1.5），其由一個(gè)類似蜂巢的晶格結(jié)構(gòu)組成。從理論上講，這種結(jié)構(gòu)中的中孔（蜂巢內(nèi)的洞）在高熱下會(huì)坍塌，其結(jié)構(gòu)會(huì)因此變得非常不穩(wěn)定。但當(dāng)科學(xué)家將模板移除后發(fā)現(xiàn)，這種“不可能存在”的化合物在300攝氏度下仍能保持穩(wěn)定?？茖W(xué)家認(rèn)為，氫鍵效應(yīng)和空間效應(yīng)（同原子間的距離相關(guān)）使中孔足夠堅(jiān)硬，讓該材料在模板移除后仍能保持穩(wěn)定。

該團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)者、加拿大多倫多大學(xué)化學(xué)系教授杰弗瑞?厄津解釋說(shuō)，這種特性同模板無(wú)關(guān)，而同硅氫化合物中O3SiH單元間固有的氫鍵有關(guān)，彌散于孔隙壁的硅烷醇（O3SiOH）也很堅(jiān)硬，足以給該化合物提供充足的機(jī)械強(qiáng)度，讓其多孔性“毫發(fā)無(wú)傷”。

科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，在300攝氏度以上的高溫下，這種中孔材料的形態(tài)會(huì)發(fā)生變化，轉(zhuǎn)變?yōu)楣庵掳l(fā)光材料——光致發(fā)光硅納米晶體，科學(xué)家可將其內(nèi)嵌于硅—二氧化硅納米復(fù)合材料內(nèi)，使得到的納米復(fù)合材料保持住其周期性的多孔結(jié)構(gòu)。另外，該納米晶體的光致發(fā)光性質(zhì)能通過(guò)改變熱處理方法得以控制，可將其用于發(fā)光設(shè)備、太陽(yáng)能設(shè)備和生物傳感設(shè)備的研制中。

厄津指出，也可用周期性中孔硅氫化合物當(dāng)作固體反應(yīng)“盒子”，在其內(nèi)部進(jìn)行各種化學(xué)反應(yīng)，制造出無(wú)數(shù)新材料。“最新發(fā)現(xiàn)是科學(xué)界的驚喜，在化學(xué)合成領(lǐng)域，我們永遠(yuǎn)不應(yīng)該說(shuō)不可能?！?