研究人员首先将表面上的硅原子连接起来

砷化镓等材料对于电子设备的生产极为重要。由于其供应有限，或者可能对健康和环境造成危害，因此专家们正在寻找替代材料。所谓的共轭聚合物是候选物。这些有机大分子具有半导体特性，即它们可以在某些条件下导电。表面化学是2007年建立的一个研究领域，提出了一种以所需的二维(即非常平坦)形式生产它们的可能方法。

从那时起，已经开发了许多反应并生产了可能的应用有趣的材料。大多数反应是基于碳-碳键的形成。由明斯特大学(德国)化学和物理系的各个工作组组成的小组现已使用硅-硅键的形成来构建聚合物，这是表面化学领域的首创。

以前，一个障碍是硅原子的连接。使用传统的合成化学方法以这种方式构建聚合物，即在解决方案中，很复杂。明斯特的研究人员归因于表面化学提供的可能性，他们现在是第一个成功生产硅聚合物的事实。诀窍如下：原子的连接发生在极其光滑的金属表面上，分子在上面汽相沉积。这样会产生非常薄的材料层。如果用硅代替普通的碳，即使在温和的反应条件下也可以获得长的聚合物。研究人员希望从硅聚合物中获得创新的材料性能，并为潜在的应用提供新的，有希望的候选人。这项研究的结果已发表在《自然化学》杂志上。

方法

以Armido Studer教授为首的一组化学家生产了由甲硅烷基组成的分子，这些分子通过所谓的有机连接子相连。由Harald Fuchs教授领导的研究小组的物理学家研究了它们在金属表面(金或铜)上的反应性。他们证明了甲硅烷基中硅-氢键的反应在室温下发生，而碳-碳键的类似偶联通常需要高于300摄氏度的温度。在下一步中，研究人员阐明了形成的键的确切结构：从每个硅原子中除去两个氢原子以形成高阶结构。另外，更详细的分析显示了硅原子与金属表面的键合。

由于使用常规扫描隧道显微镜(STM)无法完全弄清最终聚合物的结构，因此由化学家Johannes Neugebauer教授领导的团队为此目的使用了计算化学方法，并模拟了各种潜在产品的STM图像。为了在表征产品方面提供进一步的支持，由物理学家哈里·蒙尼格(HarryMönig)博士领导的团队采用了一种专门用于基于原子力显微镜的方法来解决这些问题的方法。这种方法不仅可以描绘出整个产品，而且还可以以大大提高的分辨率定位氢原子。约翰尼斯·纽格鲍尔(Johannes Neugebauer)的团队还成功开发了一种机械模型，并模拟了必要的反应步骤以形成所发现的产品。

不同角度的贡献

化学家Henning Klaasen博士说：“可以在未来的研究中检查聚合物的电导率特性。” “此外，分子设计可以改变，以适应材料的应用作为有机半导体的应用。” 刘腊成博士 物理学专业的学生补充说：“此外，该方法还可用于开发一种全新的分子表面和纳米粒子功能化改变策略。”

将来，该小组计划更详细地研究新的含硅官能团的表面化学，并且还旨在引入其他官能团。“我们已经证明，不仅碳可以用于创造迷人的结构。化学家和物理学家，理论上的人们，实践上的其他人从不同角度做出的各种贡献都需要高度的创造力。 “这使我们能够探索表面化学中键形成反应的新途径。” 化学专业的学生。

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