Кремниевая революция: ученые синтезировали «невозможную» молекулу, которую ждали 50 лет — это ароматическое кольцо из пяти атомов кремния

Исследователи из Саарского университета (Германия) и Университета Тохоку (Япония) объявили о решении фундаментальной химической задачи, над которой ученые бились почти полвека. Им удалось успешно синтезировать пентасилациклопентадиенид — ароматическое кольцо, состоящее из пяти атомов кремния. Результаты этой работы были опубликованы в научном журнале Science.

Изображение сгенерировано ChatGPT

Ароматические соединения — это группа молекул, обладающих исключительной стабильностью благодаря особому распределению электронов. Традиционно основой таких структур является углерод. Заменить его на кремний крайне сложно: кремний обладает более выраженными металлическими свойствами и намного слабее удерживает электроны. До этого момента науке был известен лишь один пример — трехчленное кольцо, созданное еще в 1981 году. Все попытки создать более сложную пятиатомную систему до сих пор заканчивались провалом.

Чтобы молекула считалась ароматической, она должна соответствовать строгому математическому «правилу Хюккеля» о распределении общих электронов в плоской кольцевой структуре. Группам под руководством профессора Давида Шешкевица и Такеаки Ивамото удалось доказать, что кремниевая система может подчиняться этим законам, обеспечивая стабильность структуры, которая ранее считалась недостижимой для элементов тяжелее углерода.

Это открытие имеет не только теоретическую ценность, но и огромный прикладной потенциал:

• Производство пластика: Ароматические соединения критически важны при создании катализаторов для выпуска полиэтилена и полипропилена. Кремниевые аналоги могут сделать эти процессы более эффективными и долговечными.
• Новые материалы: Из-за особенностей кремния такие системы открывают путь к созданию электронных и химических компонентов с ранее невозможными свойствами.

Тот факт, что две независимые группы ученых в Германии и Японии пришли к результату практически одновременно, подчеркивает зрелость технологий. Синтез пентасилациклопентадиенида закладывает фундамент для разработки материалов будущего, сочетающих стабильность классической органики с уникальными свойствами полупроводников.