Silikoon 5 ah oo udgoon ayaa la sameeyay ugu dambeyntii

Riyo Kiimikada Qarni-qarni ah Oo La Xaqiijiyay

In ka badan boqol sano, caraf udgoon - ifafaale farsamo ee quantum ee siiya xasillooni aan caadi ahayn qaybo ka mid ah molecules-qaabeeya - waxaa loo tixgeliyey qayb ka mid ah kaarboonka. Benzene, oo la helay 1825 iyo qaab dhismeed ay xalliyeen August Kekulé 1865, waxay noqotay ilmaha boodhka ah ee xeryahooda udgoonka, iyo jiilalkii farmashiistaha waxay dhiseen warshado dhan qaab-dhismeedka kaarboon-ku-salaysan. Laakin guul taariikhi ah oo dib u qorta xeerarka kimistariga aan dabiiciga ahayn, cilmi-baarayaashu waxay soo saareen giraantii ugu horreysay ee si buuxda udgoon oo shan xubnood ka kooban oo ka kooban atamka silikoon. Pentasilacyclopentadienide anion ma matalo oo kaliya guul la isku dardaro, laakiin isbeddel muuqaal ah oo ku saabsan sida aan u fahamno isku-xidhka kiimikada, xasilloonida molecular, iyo awoodda aan la faa'iidaysan ee silikon ee ka baxsan doorkeeda semiconductors.

Caraf udgoon: Sirta Degenaansho ee Dhisay Kiimikada Casriga ah

Si aad u qiimeyso sababta giraanta udgoonka oo dhan silikon ay muhiim u tahay, marka hore waxaad u baahan tahay inaad fahanto waxa ay run ahaantii udugga bixiso. Unugyada caraf udgoon maaha kuwo si fudud u qaabaysan giraanta - waxay leeyihiin qaabayn elektaroonig ah oo gaar ah halkaas oo pi electrons lagu soo koobay dhammaan qaab dhismeedka giraanta, taasoo abuuraysa "daruur" cufnaanta elektarooniga ah ee la wadaago taasoo hoos u dhigaysa tamarta molecule-ka. Kala-soocidaani waxay raacdaa qaanuunka Hückel, kaas oo sheegaya in qorshe, unugyo wareeg ah oo leh (4n + 2) pi electrons - halkaasoo n ay tahay isugeyn aan taban - waxay muujin doontaa xasilinta udgoonka. Marka loo eego anion cyclopentadienide (nooca kaarboonka), taasi waxay ka dhigan tahay 6 pi elektroono oo la wadaago 5 atamka kaarboon.

Tamarta xasilinta maaha wax fudud. Benzene, giraanta udgoonka leh ee lix kaarboon ah, ayaa qiyaastii 150 kJ/mol ka xasilloon marka loo eego cyclohexatriene mala-awaal ah oo leh xidhmooyin labajibbaaran oo deegaan ah. Xasiloonidaas dheeriga ah waa sababta ay iskudhisyada carafku u badan yihiin kimistariga dawooyinka (in ka badan 85% dawooyinka la ansixiyay waxay ka kooban yihiin ugu yaraan hal giraanti caraf udgoon), waxay sameeyaan laf-dhabarta polymers-ka synthetic, waxayna u adeegaan sidii dhexdhexaadin muhiim ah hababka kiimikada warshadaha oo qiimahoodu yahay boqollaal balaayiin doolar sannadkii.

Cyclopentadienide anion - giraanta udgoonka ee shanta xubnood ka kooban ee kaarboon - si siman ayay aasaas u tahay. Waxay ka kooban tahay saldhigga kiimikada metallocene, taasoo awood u siinaysa kicinta sida ferrocene oo isbeddel ku sameeyay kimistariga organometallic ka dib markii la helay 1951. Su'aasha ka soo horjeeda farmashiistaha muddo tobanaan sano ah waxay ahayd mid toos ah: haddii kaarboonku uu samayn karo tan, maxay u kari la'dahay silicon?

Caqabada Silikoon: Waa maxay sababta walxaha culculus ay uga hortagaan udgoonka

Silikoonku waxa uu si toos ah uga hoos fadhiyaa kaarboon miiska xilliyeedka, waxa uu la wadaagaa afar electrons valence, oo waxa uu samaysaa joomateriyada isku xidhka tetrahedral ee isku xidhka badankooda. Warqadda, waa inay awood u yeelataa samaynta siddooyin caraf udgoon. Ficil ahaan, raadiyaha atomiga weyn ee silikoon (1.17 Å oo ka soo horjeeda kaarboon ee 0.77 Å) iyo 3p orbitals oo aad u baahsan ayaa abuuraya caqabado asaasi ah nooca isku dhafka pi-orbital lateral ee waxtarka leh ee udugga u baahan yahay.

Silicon-silicon double bonds ayaa laftooda loo arkayay wax aan macquul ahayn ilaa kooxda Robert West ee Jaamacadda Wisconsin ay sameeyeen disilene-kii ugu horreeyay ee xasiloon 1981. Xitaa markaa, labadan curaarta ah ayaa aad uga daciifsan kana falcelin badan kuwa dhiggooda ah ee kaarboonka. Tamarta dammaanadda labanlaaban ee Si=Si waa qiyaastii 310 kJ/mol marka la barbar dhigo 614 kJ/mol ee C=C. Helitaanka isku xidhka pi-ga ee la kala gooyay ee dhammaan giraanta atamka silikoon waxay u baahan tahay in laga gudbo daciifnimadan iyada oo la ilaalinayo joomatari qorshaysan oo muhiim u ah isku-xidhka orbital.

Isku dayo hore oo ka badan 40+ sano ayaa soo saaray qayb silikoon lagu bedelay silikoon faraantiyo udgoon, baaskiillo-ka kooban silikoon, iyo qiyaaso kala duwan. Laakiin giraanta udgoonka oo dhammaystiran - atom kasta oo giraanta ku jira oo silikoon ah - ayaa weli ah nibiriga cad ee kimistariga kooxda weyn. Caqabaddu waxay ahayd laba arrimood: Isku-dubbarid shan-silikoon oo giraan ah oo leh tirinta elektarooniga saxda ah iyo ilaalinta mid deggan oo ku filan si loo garto.

Horumarka: Dejinta Injineernimada Iyadoo loo marayo Ilaalinta Steric

Isku dhafka guusha leh wuxuu ku tiirsanaa istaraatiijiyad noqotay halbeegga dahabka ee xasilinta xeryahooda kooxda-weyn ee falcelinta: kooxaha beddelka badan. Iyaga oo ku xidhaya silsilado waaweyn oo ku-deeqaha elektarooniga ah atamka silikoon kasta oo giraanta ku jira, kooxda cilmi-baadhistu waxay isla markiiba gaadheen saddex ujeedo oo muhiim ah. Kooxaha aadka u waaweyn ayaa jidh ahaan ka difaacay curaarta silikon-silikon ee fal-celiska ah ee reagents-ka dibadeed, alaabtooda ku-deeqidda elektarooniga ah waxay gacan ka gaysatay xasilinta kharashka taban ee anion-ka, iyo bulkkooda steric-ku waxay xoojiyaan joomatari-ku dhow ee looga baahan yahay pi-delocalization.

Astaamaha pentasilacyclopentadienide la isku daray ayaa lagu xaqiijiyay dabeecadda udugga iyada oo loo marayo habab kala duwan oo madaxbannaan:

• X-ray crystallography ayaa shaaca ka qaaday dhererka dhererka Si-Si ee siman ee ku wareegsan giraanta (~ 2.25 Å), oo la socota isku xidhka kala-soocida halkii ay beddeli lahaayeen curaarta hal iyo labanlaab ah
• Nuclear Magnetic resonance (NMR) spectroscopywaxa uu muujiyay habab sifo ah deshieling oo la jaan qaadaya giraanta udgoonka ee hadda
• Xisaabinta Nucleus-Independent Chemical Shift (NICS)waxay soo saartay qiimayaal taban oo aad u xun xarunta giraanta, tilmaame xisaabeed oo si weyn loo aqbalay ee caraf udgoonka
• UV-muuqaal spectroscopywuxuu soo bandhigay sifooyin nuugista oo waafaqsan kala-guurka pi-electron-ka la qoondeeyey ee qaabka silikoon
Xisaabinta
• Density functional theory (DFT)ayaa la xaqiijiyay tamarta xasilinta udgoonka, oo lagu qiyaasay 50-70 kJ/mol

Iyadoo tamarta xasilinta udgoonka ay ka hooseyso 150 kJ/mol ee benzene, waa wax la taaban karo oo ku filan in laga dhigo xarunta mid la go'doomi karo oo lagu sifeyn karo heerkulka qolka ee xaaladaha jawiga aan firfircoonayn - guul cajiib ah oo loo sameeyay molecule oo farmashiyeyaasha intooda badani ay rumaysnaayeen inuusan ku jiri karin qaab deggan.

Waxa ka baxsan kursiga shaybaadhka: Saamaynta-dhabta ah ee Adduunka

Isku-dubaridka silikon caraf udgoon ayaa furaysa waddooyin cilmi-baaris oo aad uga fog xiisaha tacliinta. Iskudhisyada udgoonka ee Silicon-ku-salaysan waxay soo bandhigi karaan sifooyin elektaroonik ah oo ka duwan analoogyadooda kaarboon, iyada oo la adeegsanayo codsiyada suurtagalka ah ee ka kooban dhowr warshadood oo qiimo sare leh.

Helitaanka udgoonka silikon-ku kaliya kuma darin xarun cusub buug-yaraha - waxay dejisaa nooc gebi ahaanba cusub oo qaab-dhismeedka molecular. Codsi kasta oo lagu dhisay caraf udgoon kaarboon 160-kii sano ee la soo dhaafay hadda waxa uu leeyahay dhiggiisa silikoon ku salaysan oo sugaya in la baadho, mid walbana waxa uu leeyahay sifo elektaroonig ah, indho-indhayn, iyo sifooyin wax-qabad leh.

Tignoolajiyada semiconductor-ka, halkaas oo silikoon ay horeba ugu xukunto maaddada aasaasiga ah, xeryahooda silikoon caraf udgoon waxay u adeegi karaan qaybo elektaroonik ah oo cabbirkoodu yahay. Qalabka elektaroonigga ah ee pi-electrons-ka ah ee siddooyinkan ku jira waxay awood u yeelan karaan inay u qabtaan siyaalo ka duwan silikoon badan, iyagoo siinaya dariiqyo loo maro kombuyuutarrada molecular iyo substrates xisaabinta tirada. Iyada oo suuqa semiconductor-ka caalamiga ah la saadaaliyay inuu dhaafo $1 trillion marka la gaaro 2030, xitaa horumarinta kororka ee qalabka elektiroonigga ah ee ku saleysan silikoon ayaa leh saameyn ganacsi oo weyn.

Sawirka Voltaics-ka, silikoon faraanti udgoon ayaa u shaqayn kara sidii koromophore-yada iftiin- goosashada cusub. Nadiifintooda iyo sifooyinkooda - la hagaajin karo iyada oo loo marayo beddelka beddelka - waxay awood u siin kartaa fasallo cusub oo silikoon-ku-salaysan diodes-ka-baxa iftiinka dabiiciga ah (OLEDs) ama dareemeyaasha unugyada cadceedda kuwaas oo xaddidaya farqiga u dhexeeya sawir-qaadista silikoon dhaqameed iyo tignoolajiyada soolarka dabiiciga ah ee soo baxaya.

Su'aasha Catalyst: Silicon Metallocenes oo ku taal Horizon

Waxaa laga yaabaa in rajada ugu xiisaha badan isla markiiba ay tahay suurtogalnimada biraha ku salaysan silikoon. Kaarboon cyclopentadienide anion waxa ay samaysaa xeryahooda sandwich ah oo leh ku dhawaad ​​bir kasta oo kala guur ah, iyo metallocenes-yadan ayaa ah kuwa aan lagama maarmaanka u ah kimistariga polymer. Ziegler-Natta iyo metallocene kiciyayaal si wada jir ah u xoojiya wax soo saarka in ka badan 100 milyan oo tan oo polyetylen iyo polypropylene ah sannadkii - suuq qiimihiisu yahay qiyaastii $200 bilyan.

Haddii pentasilacyclopentadienide ay isku dubaridi karto biraha kala-guurka sida analoogga kaarboonka u sameeyo, metallocenes-ka silikoon ee ka soo baxa waxay lahaan doontaa sifooyin dabiici ah oo kala duwan. Giraanta silikoon ee weyn waxay abuuri doontaa "xagal qaniini" ballaaran oo ku wareegsan xarunta birta, taasoo awood u siinaysa xulashooyin cusub oo ku saabsan polymerization olefin, firfircoonida CH, iyo isbeddellada kale ee kicinta. Xataa horumarinta dhexdhexaadka ah ee hufnaanta wax-soo-saarka ee miisaankan warshadeed waxay u tarjumeysaa balaayiin doolar oo qiimo ah iyo hoos u dhac weyn oo ku yimid isticmaalka tamarta iyo qashinka.

Daraasadihii hore ee xisaabinta waxay soo jeedinayaan in silikoon metallocenes ay sidoo kale soo bandhigi karto sifooyin magnetic la xoojiyay marka la barbar dhigo dhiggooda kaarboon, furitaanka codsiyada spintronics iyo agabka kaydinta xogta magnetic. Goobtu waa da'yar, laakiin aasaaska aragtida ayaa horeba loo dhigay kooxo cilmi-baaris oo badan oo adduunka ah.

Maaraynta Kakanaanta Hawlgallada Cilmi-baarista Casriga ah

Horumarrada sida silikoon faraanti udgoon ayaa tusaale u ah kakanaanta cilmi baarista casriga ah - mashruucyo dhowr sano ah oo ay ku lug leeyihiin kooxo isku dhafan, qalab qaali ah, u hoggaansanaan sharciyeed, maareynta deeqda, iyo iskaashiga caalamiga ah ee sii kordheysa. Kooxaha cilmi-baadhista iyo kuwa bilawga ah ee ka ganacsada sahankooda waxay la kulmaan caqabado hawleed oo ka soo horjeeda kuwa ganacsi kasta oo dhexdhexaad ah: raadinta daraasiin mashruucyo firfircoon, maaraynta soo iibsiga iyo xidhiidhada iibka ee kiimikooyinka iyo qalabka gaarka ah, la tacaalida HR ee kooxaha wareegtada ah ee postdocs iyo ardayda qalin-jabisa, iyo ilaalinta diiwaannada muhiimka ah ee ilaalinta hantida maskaxda.

Qalabka sidaMewayzayaa si sax ah wax uga qabta kakanaanta hawlgalkan. Iyada oo 207 qaybood oo isku dhafan oo ku baahsan CRM, qaansheegta, maaraynta mashruuca, HR, iyo falanqaynta, Mewayz waxay siisaa hay'adaha cilmi-baarista ku hawlan hal nidaam si ay u maareeyaan dhinaca ganacsiga ee hal-abuurka. Halkii la isku xidhi lahaa xaashida faafinta, silsiladaha iimaylka, iyo agabka softiweerka ee go'ay, kooxuhu waxay la socon karaan marxaladaha mashruuca, maamuli karaan qaansheegyada alaab-qeybiyaha ee reagents shaybaadhka, isku dubaridka jadwalada kooxda, oo ay soo saaraan warbixinada maaliyadeed ee wakaaladaha maalgalintu ka dalbadaan - dhamaantood hal goob. Kooxaha 138,000+ ee horeyba u isticmaalayay Mewayz caalami ahaan, noocaan ah kantaroolka hawlgelinta dhexe waxay ka dhigan tahay waqti yar oo ku saabsan maamulka sare iyo waqti badan oo riixaya xuduudaha waxa sayniska ku guuleysan karo.

Maxaa Ku Xiga: Shaxda Wakhtigan Waxa Uu Leeyahay Siro Badan

Isku dhafka guusha leh ee giraanta udgoonka oo dhan silikon ayaa isla markiiba kicinaysa su'aasha: ka waran kooxda 14 kale? Germanium, tiin, iyo lead dhamaantood waxay wadaagaan qaabeynta afar-valence-electron ee silikoon, mid walbana wuxuu soo bandhigayaa caqabadihiisa gaarka ah si loo gaaro nidaamyada giraanta udgoonka ee deggan. Faraantiga udgoonka ee Germanium, gaar ahaan, ayaa hadda loo arkaa bartilmaameed mustaqbalka dhow, marka la eego booska dhexe ee germanium ee u dhexeeya silikoon iyo walxaha culus.

Marka laga soo tago kooxda 14, fikradda caraf udgoonka ayaa horay loogu sii fidiyay kooxaha boron (Boranes iyo carboranes waxay muujinayaan udgoonka saddex-geesoodka ah), giraanta fosfooraska, iyo xitaa nidaamyada udgoonka oo dhan sida Al4²⁻ tetraanion markii ugu horreysay ee lagu garto 2001. Mid kasta oo cusub oo gaadhaya udugga, wuxuu kordhiyaa agabka kiimikada ee la heli karo. Unugyada dhismaha molecular oo leh hanti aan lagu soo celin karin hababka kaarboon-ku-saleysan oo keliya.

Isku dhafka pentasilacyclopentadienide wuxuu kaloo ansixiyaa isbeddel ballaaran ee kimistariga casriga ah: sahaminta habaysan ee walxaha kooxda ugu muhiimsan ee isku xidhka motifs ee hore loogu qoondeeyey kaarboon. Labaatankii sano ee la soo dhaafay, xeryahooda xasiloon oo ay ku jiraan silikoon-silikon saddexley bonds, fosfooraska-fosfooraska saddexleyda bonds, iyo xitaa boron-boron bonds saddexle ah ayaa dhamaantood la xaqiiqsaday. Mid kasta oo ka mid ah daah-furkan waxa ka horreeyay tobannaan sano oo isku dayo fashilmay iyo shaki aragtiyeed, mid walbana waxa uu furay waddooyin cusub oo loogu talagalay naqshadaynta agabka.Waxa ka dhigaya giraanta silikoonka udgoonka si gaar ah muhiim u ah xidhiidhka tooska ah ee ay la leedahay mid ka mid ah fikradaha ganacsi ahaan ugu muhiimsan. Udgoon ma aha soo saarista akadeemiyadeed - waa hantida molecular ee ka shaqeysa dawooyinka, balaastikada, midabada, walxaha qarxa, kiimikooyinka beeraha, iyo agabka elektaroonigga ah. Ku-kordhinta gurigan silikon kaliya ma dhamaystirayso safka miiska buugaagta. Waxa ay daah-furtay xilli cusub oo kimistari silikoon ah halkaas oo awoodda curiyaha ay aad uga sii dheer tahay waferrada crystalline-ka ee ku jira chips-ka kombuyuutarkeena iyo qaabka naqshadeynta molecular ee, ilaa hadda, iska leh kaarboonka.