不可能存在物—周期性中孔硅氫化合物問世

日前，由加拿大、中國、土耳其、德國科學家組成的科研小組稱，一種之前被認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，可廣泛應用于太陽能設備等設備中，相關研究發(fā)表在最新出版的《美國化學學會》會刊上。

當原子結(jié)合形成化合物時，必須遵守某些鍵和價的規(guī)則，因此，很多化合物不可能存在。但也有一些遵循鍵和價規(guī)則的化合物，因其結(jié)構不穩(wěn)定也被認為不可能存在?？茖W家在一個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），其由一個類似蜂巢的晶格結(jié)構組成。從理論上講，這種結(jié)構中的中孔（蜂巢內(nèi)的洞）在高熱下會坍塌，其結(jié)構會因此變得非常不穩(wěn)定。但當科學家將模板移除后發(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家認為，氫鍵效應和空間效應（同原子間的距離相關）使中孔足夠堅硬，讓該材料在模板移除后仍能保持穩(wěn)定。

該團隊的領導者、加拿大多倫多大學化學系教授杰弗瑞?厄津解釋說，這種特性同模板無關，而同硅氫化合物中O3SiH單元間固有的氫鍵有關，彌散于孔隙壁的硅烷醇（O3SiOH）也很堅硬，足以給該化合物提供充足的機械強度，讓其多孔性“毫發(fā)無傷”。

科學家還發(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，科學家可將其內(nèi)嵌于硅—二氧化硅納米復合材料內(nèi)，使得到的納米復合材料保持住其周期性的多孔結(jié)構。另外，該納米晶體的光致發(fā)光性質(zhì)能通過改變熱處理方法得以控制，可將其用于發(fā)光設備、太陽能設備和生物傳感設備的研制中。

厄津指出，也可用周期性中孔硅氫化合物當作固體反應“盒子”，在其內(nèi)部進行各種化學反應，制造出無數(shù)新材料?！白钚掳l(fā)現(xiàn)是科學界的驚喜，在化學合成領域，我們永遠不應該說不可能?！?