Клатраты германия обещают революцию в полупроводниках

Речь идет о т.н. клатратах - кристаллических структурах с пустотами внутри целого кристалла. Как правило, в этих пустотах содержатся другие молекулы, не входящие в основной кристалл. Наиболее известными являются клатраты, образующиеся при определённых термобарических условиях из воды и газа, в качестве которого могут быть низшие предельные и непредельные углеводороды (метан, этан, этилен, ацетилен), оксид азота и другие соединения. Гидраты газа относятся к нестехиометрическим, то есть к соединениям переменного состава. Давно известны также клатраты, образуемые инертными газами.

В полученном клатрате германия, в отличие от газовых гидратов, есть только пустоты, а молекул внутри них нет. Обычный кристалл германия хорошо упорядочен и имеет ту же структуру, что и алмаз. Благодаря тому, что плотность полученного клатрата германия заметно меньше, чем у обычного кристалла, он может, подобно льду, плавать на поверхности расплава германия.

Арнольд Галой (Arnold Guloy), руководитель группы исследователей, считает, что низкая плотность нового клатрата может оказаться особенно привлекательной для полупроводниковых применений германия, который одно время был основным материалом для транзисторов наряду с кремнием.

Германий и сейчас имеет огромное число применений, входя в состав устройств для волоконно-оптической связи и систем ночного видения. Однако в своем классическом виде германий имеет слишком узкую запрещенную зону, не позволяющую разработать целый ряд оптоэлектронных применений. Новая клатратная форма германия может оказаться полезной при разработке высокоэффективных термоэлектронных приборов, а также способствовать пониманию явлений сверхпроводимости.

Проф. Галой отмечает также, что методика синтеза клатратного германия уникальна, и на ее основе можно разработать методы синтеза клатратов кремния и углерода с непредсказуемыми пока свойствами.

Для синтеза клатратов требуется температура всего около 300^о Цельсия, при этом синтез можно проводить не только в лаборатории, но и в промышленных масштабах. А.Галой сравнивает открытие клатратного германия с синтезом фуллеренов в 1985 году, которые поначалу казались просто необычными химическими структурами, а сейчас на их основе разработаны сотни самых разных приложений.