Kitabı oku: «Silicium»

1.0 Zweidimensionale Strukturen

Seit nach der Jahrtausendwende einlagige Atomschichten aus Kohlenstoff, das sog. Graphen, entdeckt und hergestellt wurden, hat das Interesse der Wissenschaft an zweidimensionalen Molekülstrukturen weltweit stetig zugenommen. Insbesondere auch deshalb, weil man diese Materialien für die Halbleiterindustrie nutzbar machen will. Das wichtigste Material in der Halbleiterindustrie ist bis heute Silicium, das wie Kohlenstoffschichten hexagonale Strukturen bildet, aber nicht über die gleichen vorteilhaften Eigenschaften von Graphen verfügt. In zahlreichen Forschungsvorhaben geht es deshalb darum die Eigenschaften und molekularen Strukturen von Silicium weiter zu erforschen und nutzbar zu machen.

Ende 2020 und 2021 erregten Pressemitteilungen der Universitäten Bonn und Heidelberg von „flachen“ bzw. „zweidimensionalen“ Silicium-Verbindungen Aufmerksamkeit. Während Forscher der Universität Bonn die Struktur einer Siliziumverbindung als flaches Trapez herstellen und aufzeigen konnten, gelang es Forschern der Universität Heidelberg eine quadratisch-planare Anordnung aufzubauen und nachzuweisen. In der Pressemitteilung der Universität Bonn heißt es, die Wissenschaftler seien erstaunt über die „ungewöhnliche Stabilität“ der planaren Moleküle und die Universität Heidelberg meldet, dass die Wissenschaftler die Stabilität der molekularen Konfiguration als „Überraschung“ bezeichneten (vgl. Ebner, Greb 2021; Ghana et al. 2020); (Universität Bonn 2020; Universität Heidelberg 2021).

Für den Autor dieser Abhandlung sind diese experimentellen Ergebnisse hochinteressant, aber nicht überraschend, sondern die Bestätigung seiner seit 2017 in mehreren Publikationen veröffentlichten Theorie des schachbrettartigen-planaren Atomaufbaus. Bereits in der Veröffentlichung „Atommodell mit schachbrettartiger Struktur“ lautet eine These: Der Atomaufbau erfolgt schachbrettartig und planar (Albert, Albert 2017: 21). Weitere Veröffentlichungen waren: „Theorie des planaren und schachbrettartigen Aufbaus der Atomrechtecke“ sowie die Publikation: „Stell dir schachbrettartige Atome vor“ 2021, mit der Darstellung des quadratisch-planar aufgebauten Silicium-Isotops 28 und seiner Wertigkeiten. Mit der Akzeptanz dieser Theorie wäre bereits jetzt ein großer Fortschritt in der Material- und Halbleiterforschung möglich. Wie im Verlauf der Abhandlung gezeigt wird, sind durch die Theorie und das Atommodell auch jetzt schon Voraussagen zu den meisten Elementen möglich.

Um diese Behauptung konkret zu untermauern, werden in den folgenden Kapiteln, am Beispiel des Silicium-Atoms, die Grundlagen erklärt, die zu einem besseren Verständnis und Berechenbarkeit der Elemente beitragen. Dabei wird die Protonen-Neutronen-Konfiguration des Silicium-Atoms detailliert aufgezeigt. Es wird verdeutlicht, warum jeder Protonen- und Neutronenplatz für die Wertigkeit eines Atoms von Bedeutung ist, welche Verbindungen Silicium eingehen kann und welche Auswirkung die Massezahl auf ein Silicium-Isotop hat.

In der Abhandlung werden Wissenschaftsbereiche, wie Physik und Chemie zusammengefasst und einfachheitshalber als „Wissenschaft“ bezeichnet.