Академия наук Республики Татарстан

Менделеевские металлы: российские учёные открыли полупроводниковые соединения из рения, галлия и германия

Сотрудники химического факультета Московского государственного университета открыли новые интерметаллиды — соединения из рения, галлия и германия. Эти вещества обладают полупроводниковыми и термоэлектрическими свойствами и могут применяться в микроэлектронике. Обнародование своего открытия исследователи приурочили к 150-летию таблицы Менделеева, который предсказал существование трёх элементов, использованных для создания интерметаллидов.

Химики из Московского государственного университета обнаружили новые полупроводники из рения, галлия и германия. Эти соединения — интерметаллиды — могут применяться в микроэлектронике. Об этом сообщают издания Inorganic Chemistry и Chemical Communications. Исследование было поддержано Российским научным фондом.

Интерметаллидами учёные называют металлические соединения, кристаллическое строение которых не повторяет структур составляющих их металлов. Этим они отличаются от сплавов. Исследователей заинтересовали присущие интерметаллидам совершенно разные свойства, которые позволяют им быть проводниками, изоляторами, сверхпроводниками, магнитами и даже веществами с памятью формы, такими как нитинол, состоящий из никеля и титана.

Особое внимание химиков привлекли интерметаллиды, обладающие полупроводниковыми и термоэлектрическими свойствами. Эти редкие соединения используются в основном для создания термоэлектрических устройств, способных преобразовывать тепловую энергию в электрическую и наоборот.

Для синтеза таких соединений в рамках исследования были выбраны три металла и полуметалла: рений, галлий и германий. Существование этих элементов было предсказано Дмитрием Ивановичем Менделеевым. Обнародование своего открытия с менделеевскими металлами исследователи приурочили к 150-летию таблицы Менделеева, которое отмечается в 2019 году.

«Сотрудники... под руководством профессора, доктора химических наук Андрея Шевелькова обнаружили ранее неисследованные интерметаллиды в системе рений-галлий-германий», — отметил и. о. декана химического факультета МГУ, член-корреспондент РАН Степан Калмыков.

Всего учёные обнаружили четыре интерметаллида, а двум из них — ReGaGe2 и ReGa0.4Ge0.6 — посвятили отдельные научные работы. Среди полученных соединений химики отметили один из необычных интерметаллидов, который оказался хрупким порошкообразным веществом с полупроводниковыми свойствами. Электронную структуру соединений специалисты изучали на суперкомпьютере МГУ.

«По результатам расчётов мы обнаружили сильную локализацию электронной плотности между определёнными атомами, что нетипично для большинства интерметаллидов, в которых обычно электронная плотность равнораспределена между всеми атомами, как в металлах», — прокомментировал результаты работы один из авторов, аспирант МГУ Максим Лиханов.

Дальнейшие исследования учёных будут направлены на поиск родственных соединений на основе других переходных металлов, таких как молибден, вольфрам и тантал. Также в планах московских химиков исследование термоэлектрических свойств новых соединений в области высоких температур.