Neue Chemie mit gelöstem Silizium

Silizium ist das Basismaterial der modernen Halbleiterwelt. Beispiele sind Mikrochips in Computern oder Solarzellen, die auf chemisch modifiziertem Silizium beruhen. Allerdings ist das Element, dessen kristalline Struktur der von Diamant entspricht, nur unter Einsatz größerer Ressourcen für die
Weiterverarbeitung nutzbar zu machen. Silizium-Materialien müssen aufwendig über Schmelzen oder über chemische Reaktionen in der Gasphase hergestellt werden. Im Vergleich zu Reaktionen in der Gasphase sind aber gerade chemische Reaktionen in Lösungen besser kontrollier- und steuerbar. Eine Chemie mit gelösten Silizium-Bausteinen wäre deshalb als materialchemische Methode wünschenswert. Solche Bausteine existieren als geladene Teilchen in speziellen Festkörperverbindungen des Siliziums, den Siliciden. Einer Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Nikolaus Korber vom Institut für Anorganische Chemie der Universität Regensburg ist es gelungen, diese Silizium-Bausteine herauszulösen und gezielt in einer chemischen Lösungs-Reaktion einzusetzen. Die Forscher nutzten dafür flüssigen Ammoniak als Lösungsmittel. Ammoniak ist bei Raumtemperatur ein Gas, kann jedoch durch Abkühlen auf -33 °C leicht verflüssigt werden und ist dann gerade für empfindliche Teilchen sehr gut als Lösungsmittel geeignet. Jeweils neun Silizium-Atome enthaltende Cluster konnten unzersetzt aus dem Festkörper herausgelöst und in eine Verbindung mit dem Metall Nickel überführt werden. Dieses beweist zum ersten Mal, dass Lösungs-Reaktionen mit reinen Silizium-Bausteinen möglich sind. Auf dieser Grundlage wollen die Regensburger Wissenschaftler weiterforschen. Es bleibt für die Zukunft zu klären, ob beispielsweise auch für industrielle Anwendungen konkurrenzfähige Herstellungswege zu Silizium-Materialien über chemische Reaktionen in Lösungen entwickelt werden können.