"Невозможное" вещество синтезировано химиками

Новое вещество, относящееся к числу "невозможных", создали ученые из Канады, Китая, Турции и Германии. Оно было получено в ходе опытов по созданию материала, подобного графену, его поры по расчетам должны были мгновенно закрыться после окончания синтеза.

Ученые ожидали перехода вещества в более плотную форму, поскольку его структура сразу после синтеза была бы неустойчивой. К удивлению исследователей, структура материала осталась стабильной после удаления матрицы, на которой он был создан, и оставалась такой вплоть до 300°С.

Такие вещества называют "невозможными": они не нарушают фундаментальных правил химии по образованию связей и валентности, но существовать в созданном виде не могут. Для придания устойчивости их структуре необходимо создать специальные условия. Например, листы графена тоже считались материалом, который невозможно получить.

В случае с новым веществом, которое пока имеет только латинское название periodic mesoporous hydridosilica (meso-HSiO 1.5), исследователи относят устойчивость на счет стерического эффекта, который связан с пространственным взаимодействием между атомами, и водородной связи. Вместе эти эффекты обеспечивают механическую устойчивость материала, делая мезопоры (поры размером от 2 до 50 нм) устойчивыми к схлопыванию.

"Более 50 лет преобладало мнение, что такие структуры не должны существовать, – пояснил руководитель исследовательской группы профессор университета Торонто Джеффри Озин (Geoffrey Ozin). – Открытием стало то, что впечатляющая стабильность связана не с каким-то особым эффектом в результате выбора матрицы, а с водородными связями между гидридом кремния O3SiH и силанолом O3SiOH. Это было большим сюрпризом: "никогда не говори никогда", если речь идет о химическом синтезе".

С практической точки зрения новое вещество интересно тем, что при температуре свыше 300°С его структура изменяется: оно превращается в нанокомпозит, содержащий фотолюминесцентные нанокристаллы кремния. Благодаря тому, что фотолюминесцентные свойства можно контролировать при термообработке, новое соединение может применяться в биологических датчиках, светоизлучающих устройствах и устройствах, работающих на солнечной энергии.