Nuove scoperte sulla struttura di legame dell'antimonio con implicazioni per la ricerca sui materiali
I risultati potrebbero aiutare a ottimizzare le proprietà dei materiali in modo mirato
Un recente studio fornisce nuove conoscenze sul legame chimico dell'elemento chimico antimonio e potrebbe quindi avere un impatto duraturo sulla ricerca sui materiali. La collaborazione tra scienziati dell'Università di Lipsia, dell'Università RWTH di Aquisgrana e del sincrotrone DESY di Amburgo ha combinato misure sperimentali e calcoli teorici. I risultati contribuiscono ad approfondire la comprensione dei materiali a cambiamento di fase e a migliorarne l'applicazione nell'archiviazione dei dati e nella termoelettrica in modo mirato. Sono stati pubblicati sulla rivista scientifica "Advanced Materials".
Rappresentazione schematica della struttura cristallina dell'antimonio nella sua fase alfa stabile.
Franziska Zahn, Universität Leipzig
Nello studio, le misure sperimentali sono state combinate con i calcoli teorici per analizzare il tipo e la forza del legame chimico nell'antimonio. "La forza del legame dipende direttamente dalla distanza tra gli atomi", spiega la prof.ssa Claudia S. Schnohr dell'Istituto Felix Bloch per la fisica dello stato solido dell'Università di Lipsia. Il confronto con altri materiali come i metalli e i semiconduttori mostra che questa dipendenza dalla distanza è caratteristica del tipo di legame chimico.
Particolarmente degna di nota è la transizione graduale tra i legami covalenti classici e i legami multicentrici ricchi di elettroni. I legami covalenti sono presenti, ad esempio, nei semiconduttori come il germanio. "I nostri risultati dimostrano che l'antimonio, nella sua fase stabile, presenta le caratteristiche di entrambi i tipi di legame", afferma il coautore, il Prof. Dr. Oliver Oeckler, dell'Istituto di Chimica Inorganica e Cristallografia dell'Università di Lipsia. Ciò ha importanti implicazioni per la comprensione dei materiali a cambiamento di fase, utilizzati tra l'altro nella memorizzazione dei dati e nella termoelettrica.
L'antimonio come modello per i materiali a cambiamento di fase
"Abbiamo studiato l'antimonio come sistema modello elementare per i materiali a cambiamento di fase. Ha una struttura simile al tellururo di germanio, ma è costituito da un solo tipo di atomo", spiega la prof.ssa Claudia Schnohr. Queste proprietà rendono più facile l'analisi e il confronto con altri materiali per comprendere meglio le loro proprietà di legame.
I risultati potrebbero aiutare a ottimizzare le proprietà dei materiali in modo mirato. "Determinando sperimentalmente o teoricamente le costanti di forza, in futuro sarà possibile progettare in modo specifico nuovi materiali", afferma Schnohr. Ciò potrebbe essere particolarmente utile per le applicazioni nei supporti elettronici di memorizzazione e nella termoelettrica".
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Pubblicazione originale
Franziska Zahn, Jan Hempelmann, Christopher Benndorf, Hans H. Falk, Konrad Ritter, Sergiu Levcenko, Edmund Welter, Oliver Oeckler, Richard Dronskowski, Claudia S. Schnohr; "Experimental and Theoretical Force Constants as Meaningful Indicator for Interatomic Bonding Characteristics and the Specific Case of Elemental Antimony"; Advanced Materials, 2025-1-2
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