Direkt zum Inhalt

News: Ein 'Football' aus Gallium

Metalloide Cluster könnten die Mikroelektronik revolutionieren, indem sie klassische Bauteile auf atomarem Maßstab ersetzen. Ein neuer Cluster besteht aus nur 84 Atomen, sieht aus wie ein amerikanischer 'Football' und hat möglicherweise supraleitende Eigenschaften.
Auf dem Gebiet der molekularen Elektronik sind Wissenschaftler auf der Suche nach Molekülen, die als winzige Bauteile anstelle klassischer elektronischer Komponenten, wie Transistoren, eingesetzt werden könnten. Große Erwartungen knüpfen sich etwa an die Verbindungsklasse der metalloiden Cluster (cluster, engl.: Haufen). Metalloide Cluster bestehen aus einem "Haufen" von Metallatomen, der von einer nichtmetallischen Schutzhülle - den Liganden - umgeben ist. Das entscheidende Charakteristikum: Die Anzahl der Metall-Metall-Kontakte übersteigt die der Metall-Ligand-Bindungen. Der größte bisher strukturell charakterisierte Cluster dieser Art besteht aus 77 Aluminium-Atomen. Nun haben Hansgeorg Schnöckel und Andreas Schnepf vom Institut für Anorganische Chemie der Universität Karlsruhe dieses Ergebnis der eigenen Arbeitsgruppe getoppt: Mit der Synthese und strukturellen Charakterisierung eines Clusters aus 84 Gallium (Ga)-Atomen.

Schwarze, metallisch glänzende Kristalle, so die makroskopische Erscheinungsform der neuen Clusterverbindung, zeigen auf atomarer Ebene eine unerwartete Struktur. 64 der Ga-Atome sind "nackt", das heißt, sie gehen keine Wechselwirkungen mit Liganden ein. Die Anordnung dieser "nackten" Gallium-Atome interpretieren die Forscher so: 32 Ga-Atome ordnen sich in einer länglichen Form an, die einem amerikanischen Football ähnelt und außen mäanderförmig von 30 weiteren "nackten" Ga-Atomen umgeben ist. Innerhalb des ansonsten hohlen Footballs befindet sich ein Gallium-Pärchen, dessen Bindung extrem kurz ist - eine Anordnung, wie sie nach Auskunft Schnöckels im Bereich der Molekülverbindungen bislang einzigartig ist.

Die Topologie und die Bindungsverhältnisse innerhalb des Footballs erinnern weniger an die, wie sie im reinen Galliummetall vorherrschen, als vielmehr an die Verbindungsklasse der Fullerene (das sind käfigförmige Verbindungen aus Kohlenstoffatomen. Der bekannteste Vertreter besteht aus 60 Kohlenstoffen und sieht aus wie ein Fußball.) So kann der Ga84-Cluster als eine Art Bindeglied der metalloiden Cluster zu den Fullerenen interpretiert werden.

Im Kristall sind die Ga84-Einheiten so angeordnet, dass die Spitzen der Footballs aufeinander zeigen. So entsteht ein Röhrenbündel aus Gallium-Clustern. "Für diese ungewöhnlichen Clusterstrukturen erwarten wir Besonderheiten etwa bei der elektrischen Leitfähigkeit", spekuliert Schnöckel. "Möglicherweise sind sie Supraleiter." An den Leitfähigkeitsmessungen der sehr empfindlichen Kristalle wird derzeit intensiv gearbeitet.

Schreiben Sie uns!

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

  • Quellen
Angewandte Chemie 113(4): 733–737 (2001)

Partnerinhalte