Los siliciuros de metales de transición, una clase distinta de materiales semiconductores que contienen silicio, demuestran una resistencia a la oxidación superior, estabilidad a altas temperaturas y bajas tasas de corrosión, lo que los hace prometedores para una variedad de desarrollos futuros en dispositivos electrónicos. A pesar de su relevancia para la tecnología moderna,sin embargo, los aspectos fundamentales de la unión química entre sus átomos de metal de transición y el silicio siguen siendo poco conocidos. Una de las propiedades más importantes, pero poco conocidas, es la fuerza de estos enlaces químicos: la energía de disociación de enlaces termoquímicos.
Con fondos de la National Science Foundation, un equipo de investigadores de la Universidad de Utah ha investigado esta propiedad, y en la de esta semana El diario de la física química , de AIP Publishing, presentan sus valiosos hallazgos para una serie de compuestos específicos. Estos incluyen valores precisos de las energías de disociación de enlaces de las moléculas de siliciuro de metal del grupo cuatro y cinco: TiSi, ZrSi, HfSi, VSi, NbSi y TaSi.
"El equipo midió la energía a la que los siliciuros diatómicos se deshacen más rápidamente de lo que pueden ionizarse mediante la absorción de un segundo fotón. Esta cantidad de energía se llama umbral de predisociación. Proporciona un límite superior para la energía de disociación de enlace.Sin embargo, los investigadores han encontrado que para las moléculas con ciertas configuraciones de electrones, si la molécula está fría, la observación de un umbral de predisociación agudo proporciona un valor preciso de la energía de disociación del enlace termoquímico, y no simplemente un límite superior ".
"Lo que me complace tanto con esta nueva técnica que hemos desarrollado es que no solo es aplicable a un pequeño conjunto de moléculas", dijo Michael Morse, uno de los autores del trabajo. "Se basa en el hecho de queEstas pequeñas moléculas de metal de transición tienen una densidad de estados electrónicos que aumenta muy rápidamente a medida que se acerca al límite de disociación, y eso es clave para hacer que la molécula se desmorone tan pronto como supere ese límite [...] Las peculiaridades delos metales de transición hacen que el método sea ampliamente aplicable a toda esa clase de moléculas, que son bastante difíciles de investigar por otros medios ".
Esta observación de umbral agudo en un espectro vibrónico denso proporciona un medio nuevo y altamente efectivo de estimar la energía de disociación de enlace para metales de transición unidos a otros elementos de bloque p. Según los investigadores, las incertidumbres que usan este nuevo método son mucho más pequeñas quelos vistos con enfoques anteriores.
Junto con la medición de los valores de disociación de enlace para estas moléculas, los investigadores también pudieron usar los umbrales de predisociación para determinar otros valores fundamentales para ciertas moléculas usando ciclos termoquímicos, a saber, entalpías de formación y energías de ionización.
Los químicos pueden utilizar los datos adquiridos para desarrollar métodos computacionales más precisos con respecto al enlace químico de metales de transición, junto con una mejor comprensión de estos enlaces.
"Los químicos cuánticos están tratando de desarrollar medios nuevos, eficientes y precisos para calcular estos sistemas, y han tenido bastante éxito con los sistemas de grupos principales, y especialmente los compuestos orgánicos", dijo Morse. "Pero, los metales de transición son mucho másdifícil porque hay muchas más formas en que se pueden organizar los electrones. Otro problema es que en el pasado, no ha habido tantos datos altamente precisos disponibles que puedan usarse para comparar teoría y experimento. Sin datos precisos, es difícildecir qué tan bueno puede ser un método computacional "
El equipo de investigación tiene planes para trabajar con otras moléculas diatómicas que contienen metales de transición. De hecho, ya tienen resultados para las energías de disociación de enlaces de TiC, ZrC, HfC, VC, NbC, TaC, WC, WSi, WS, WSe,y WCl que se están preparando para su publicación. Al examinar una serie de moléculas relacionadas químicamente, como estos estudios de las moléculas de metal-carbono y halógeno de tungsteno, el equipo intenta desarrollar una imagen amplia de la unión química en las moléculas de metal de transición.
"Hay una gran ventaja que proviene de este tipo de estudio sistemático y amplio. Nos permite desarrollar lo que me gusta llamar 'intuición química' sobre los enlaces químicos", dijo Morse.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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