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Silizium, das chemische Element, das in der Erdkruste am häufigsten nach Sauerstoff vorkommt, ist in allen großen Zivilisationen die Essenz des Elements „Erde“. Silizium bildet das architektonische Fundament der menschlichen Gesellschaft und legt den materiellen Grundstein für das Informationszeitalter. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie zur Herstellung funktionaler mesoporöser Materialien wird die Anwendung von Siliziummaterialien der Welt in Zukunft unbegrenzte Möglichkeiten eröffnen.

01Gewöhnliches Protagonistenelement – ​​Silizium

Silizium, chemisches Symbol Si, ist das 14. Element im Periodensystem. Es handelt sich um einen unauffälligen, aber allgegenwärtigen „Held hinter den Kulissen“. Vom Universum bis zur Erde, vom Sand bis zu Hightech-Chips: Die Bedeutung von Silizium in unserem täglichen Leben und der wissenschaftlichen Erforschung ist unersetzlich.

Siliziumelement und seine Struktur

Silizium ist das achthäufigste Element im Universum, kommt aber relativ häufig vor und macht nur 0,07 % der Gesamtmasse des Universums aus. Im Sonnensystem ist Silizium eines der wichtigen Elemente, aus denen die Lithosphäre terrestrischer Planeten (wie Erde und Mars) besteht. Wissenschaftler haben außerdem festgestellt, dass in Meteoritenproben weitverbreitetes Silizium vorkommt. Dies deutet darauf hin, dass Silizium seit der frühen Entstehung des Sonnensystems an der chemischen Evolution der Erde beteiligt war.

In der Häufigkeitstabelle der Elemente im Universum steht Silizium an 8. Stelle

In der Erdkruste ist Silizium nach Sauerstoff das zweithäufigste Element mit einem Anteil von 27,7 % an der Masse der Erdkruste und hat sich von einer „Nebenrolle“ zu einem der wahren „Protagonisten“ entwickelt.

Häufigkeitstabelle der Elemente in der Erdkruste

Das meiste Silizium liegt in Form von Silikaten und Siliziumdioxid vor. Silizium verbindet sich mit Sauerstoff und bildet eine große Vielfalt an Mineralien. Quarz, Feldspat, Glimmer – diese bekannten Mineralien sind allesamt Meisterwerke des Siliziums. Die Wüsten und Strände der Erde sind die „Schauplätze“ von Siliziumdioxid in der Natur. Diese aus Silizium bestehenden Sandkörner sind zu einem wichtigen Werkzeug bei der Gestaltung der Landformen der Erde durch geologische Prozesse wie Verwitterung und Transport geworden.

In der Natur häufig vorkommendes Silizium

Die chemische Natur von Silizium war in der Antike unbekannt, aber es ist untrennbar mit dem Fortschritt der menschlichen Zivilisation verbunden. In der Steinzeit wurde Kieselsäure (hauptsächlich bestehend aus SiO₂) als Hauptmaterial zur Herstellung von Steinwerkzeugen verwendet. Kieselsäure ist hart und scharf und daher ideal für die Herstellung von Werkzeugen wie Messern und Äxten geeignet. Ton und Kalkstein (mit Silikaten) wurden als frühe Baumaterialien verwendet und legten den Grundstein für die menschliche Besiedlung. Als wichtiger Bestandteil des „Bodens“ unterstützte Silizium nicht nur den Aufstieg der antiken Zivilisation, sondern ebnete dem Menschen auch den Weg für die Erforschung natürlicher Materialien.

Steinmesser, Steinäxte und andere Werkzeuge prähistorischer Menschen. In der antiken griechischen Philosophie galt die Erde als eines der vier Elemente (Feuer, Luft, Wasser und Erde), aus denen die materielle Welt besteht. In der „Fünf-Elemente-Lehre“ des alten China gilt die Erde als eines der fünf Grundelemente, aus denen die Welt besteht. Der Boden ist die Mutter aller Dinge und unterstützt den Kreislauf der Natur. Tatsächlich bezog sich der Begriff „Boden“ im Verständnis der Antike meist auf Gesteine ​​und Mineralien mit Silikaten und Siliziumdioxid als Hauptbestandteilen.

Eine Illustration der Fünf-Elemente-Theorie im alten China

Obwohl die Menschen der Antike die chemische Natur von Silizium nicht verstanden, erforschten sie durch einfache Arbeitspraktiken unabsichtlich die grundlegenden Eigenschaften von Siliziumverbindungen und schufen frühe Töpferwaren, Ziegel und Fliesen sowie andere ikonische Erfindungen der menschlichen Zivilisation.

02Die Verkörperung der Zivilisation – Keramik

Keramik ist eines der ersten künstlichen synthetischen Materialien, die der Mensch beherrscht. Sein Kern liegt in der genialen Kombination aus „Erde“ und „Feuer“. Bei der Verwendung von Silikatmineralien als Hauptrohstoff werden die Silizium-Sauerstoff-Verbindungen in den Mineralien durch Hochtemperaturbrennen chemisch miteinander verbunden, wodurch letztendlich harte und schöne Keramikprodukte entstehen.

Bereits in der Jungsteinzeit tauchte in der Yangshao-Kultur und der Longshan-Kultur in China Keramik auf, was der Menschheit die Erforschung siliziumbasierter Materialien ermöglichte.

Bemaltes Keramikbecken der Yangshao-Kultur mit geometrischen Mustern. Quelle: Palastmuseum

Der Höhepunkt der chinesischen Keramikkunst war die Tang- und Song-Dynastie, insbesondere die Entstehung des Porzellans, das China zum Zentrum der weltweiten Keramikkultur machte. Eine weitere Bedeutung des Wortes „China“ – Porzellan – ergibt sich aus der hervorragenden Qualität und technologischen Innovation der chinesischen Keramik. Ob es die Eleganz des blau-weißen Porzellans, die Feinheit des Ru-Brennofens oder die Brillanz des Ofenfeuers in Jingdezhen ist, Porzellan ist zu einem wichtigen Symbol der chinesischen Kultur geworden.

Sonderausstellung „Blau-weißes Porzellan“ des Shanghai Science and Technology Museum Quelle: iDaily Media

03Linse zum Verständnis der Welt – Glas

Wenn Keramik die konkrete Verkörperung der chinesischen Zivilisation ist, dann ist Glas die unsichtbare treibende Kraft hinter der westlichen wissenschaftlichen Erleuchtung. Durch das Glas können Menschen nicht nur die mikroskopische Zellwelt sehen, sondern auch die riesige Galaxie des Universums beobachten. Dieses transparente Material auf Siliziumbasis hat die Art und Weise verändert, wie Menschen die Welt wahrnehmen.

Die Erfindung des Glases lässt sich bis ins Jahr 2000 v. Chr. im Nahen Osten zurückverfolgen. Antike Handwerker entdeckten beim Brennen bei hohen Temperaturen, dass durch die Mischung von Sand (Hauptbestandteil ist SiO₂) mit alkalischen Substanzen (wie Pflanzenasche) ein transparenter Feststoff entsteht. Diese zufällige Entdeckung machte Glas zu einer wichtigen frühen Erfindung der Menschheit.

Parfümflasche, östlicher Mittelmeerraum, ca. 500 v. Chr. Quelle: Hunan Provincial Museum

Im 1. Jahrhundert v. Chr. erfanden die Menschen im Nahen Osten die Glasbläsertechnik, wodurch die Formen und Verwendungsmöglichkeiten von Glas vielfältiger wurden. Von Fenstern bis zu Weingläsern, von Lampenschirmen bis zu Schmuckstücken – Glas wurde nach und nach in jeden Aspekt des menschlichen Lebens integriert.

Die Technik des Glasblasens wird seit der Römerzeit angewendet.

Bildquelle: Quanzhizhi Obwohl Glas im Nahen Osten und in Europa relativ früh populär wurde, ist seine Anwendung in China relativ begrenzt. Erst in der Han-Dynastie wurde Glas als seltener Luxusartikel über die Seidenstraße nach China eingeführt. Stellen Sie sich vor, chinesische Handwerker hätten beim Brennen von Keramik versehentlich alkalische Substanzen hinzugefügt. Dann hätten sie bei hohen Temperaturen versehentlich Glas herstellen können. Der Kern dieser chemischen Reaktion besteht darin, dass das alkalische Oxid den Schmelzpunkt von Siliziumoxid senkt, wodurch es bei niedrigeren Temperaturen eine transparente amorphe Struktur bilden kann.

Aufgrund seiner Transparenz und Verarbeitbarkeit spielte Glas in der modernen wissenschaftlichen Revolution eine unersetzliche Rolle. Im 16. Jahrhundert verwendete Galileo Glaslinsen zum Bau eines Teleskops und präsentierte der Menschheit damit erstmals die Einzelheiten des Universums.

Galileo zeigt sein Teleskop

Bildquelle: London Science Museum. Zur gleichen Zeit ermöglichte die Erfindung des Mikroskops den Menschen, die mikroskopische Welt von Zellen bis hin zu Mikroorganismen zu erforschen, und Glas wurde zu einem wichtigen Werkzeug für die wissenschaftliche Aufklärung.

Mikroskopbildquelle: London Science Museum

Die Erfindung der Glasfaser revolutionierte die Kommunikation. Glasfasern, deren Hauptbestandteil Siliziumdioxid ist, können optische Signale mit extrem geringem Verlust übertragen und werden so zum zentralen Nervensystem moderner Informationsnetzwerke. Am 6. Oktober 2009 erhielt der in Jinshan, Shanghai, geborene chinesische Wissenschaftler Charles Kao den Nobelpreis für Physik für seine „bahnbrechenden Leistungen bei der Lichtübertragung in Fasern im Bereich der optischen Kommunikation“. Er wurde als „Vater der Glasfaserkommunikation“ gefeiert und sein Vermächtnis wird über die Jahrhunderte weitergegeben!

Kao präsentiert die Goldmedaille und die Verleihungsurkunde des Nobelpreises

04 Aus kleinen Sandkörnern wird ein Turm: Die materielle Welt der Elemente Silizium und Sauerstoff

Silizium hat vier Elektronen in seiner Außenschale und kann durch die gemeinsame Nutzung von Elektronen mit Sauerstoffatomen stabile kovalente Bindungen bilden. Die aus Silizium und Sauerstoff gebildeten Oxide, insbesondere die Silizium-Sauerstoff-Tetraeder-Struktur (SiO₄), können durch die gemeinsame Nutzung von Sauerstoffatomen eine äußerst stabile Kristallstruktur bilden.

Die Struktur von Siliziumtetroxid

Diese Strukturen sind sowohl stark als auch temperaturbeständig, sodass sie in den Hochtemperatur- und Hochdruckumgebungen der Erde lange Zeiträume überstehen können. Beispielsweise sind Kieselsäure (SiO₂) und verschiedene Silikatmineralien (wie Feldspat und Glimmer) typische Vertreter von Siliziumoxiden, die die Hauptbestandteile der Erdkruste bilden. Silizium-Sauerstoff-Tetraeder sind nicht nur stabil, sondern auch sehr flexibel. Durch die gemeinsame Nutzung von Sauerstoffatomen können Ketten-, Schicht- oder dreidimensionale Netzwerkstrukturen gebildet werden, wodurch eine Vielzahl unterschiedlicher Substanzen entsteht und eine reiche Materialwelt entsteht.

Silikatkristallstrukturen basierend auf Silizium-Sauerstoff-Tetraedern: (a) Kettenstruktur, (b) planare Schichtstruktur, und die Ausdehnung außerhalb der Ebene kann eine dreidimensionale Struktur bilden

Bildquelle: Zhao Dongyuan

Beispiel: Silica-Tetraeder bilden durch die gemeinsame Nutzung von Sauerstoffatomen eine dreidimensionale Netzwerkstruktur und bilden so hartes Silica, das häufig in Sand, Quarz und Gestein vorkommt. Die durch Silica-Tetraeder gebildete Porenstruktur verleiht Silicagel eine gute Adsorptionskapazität und es wird häufig als Trockenmittel und Katalysator verwendet. Wenn Siliziumtetraeder und Aluminiumoxidtetraeder ineinander verschlungen sind und eine regelmäßige Porenstruktur bilden, lassen solche Poren wie ein Sieb nur kleinere Moleküle eindringen und werden als Molekularsiebe bezeichnet. Zeolith-Molekularsiebe verfügen über gute Ionenaustausch-, Adsorptions- und katalytische Eigenschaften, was sie zu einem unverzichtbaren Katalysator in der petrochemischen Industrie macht.

Die wichtige Rolle von Molekularsiebkatalysatoren in der petrochemischen Industrie

05Mesoporen – mehr als nur ein bisschen größer

Fossile Energie ist eine nicht erneuerbare Primärenergiequelle. Obwohl wir weiterhin grüne und saubere Energie entwickeln, ist die Welt noch immer von Primärenergie abhängig und wird dies auch noch lange bleiben. Gleichzeitig liefert die chemische Industrie nicht nur Energie für die Welt, sondern ist auch eng mit unserer Nahrung, Kleidung, unserem Wohnraum und unserem Transport verbunden.

Obwohl Zeolith-Molekularsiebe eine Art kristallines Alumosilikatmineral sind, das in der Natur vorkommt, waren sie aufgrund ihrer enormen industriellen Anwendungsaussichten schon immer ein Grenzgebiet der Materialforschung. In den 1950er Jahren begannen Forscher mit der künstlichen Synthese von Zeolithen, hauptsächlich durch Anpassung des Silizium-Aluminium-Verhältnisses und der Porenstruktur, um die katalytische Leistung zu verbessern.

Meilensteine ​​in der Entwicklung industrieller Zeolith-Molekularsiebkatalysatoren in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Quelle: Zhao Dongyuan

Die Poren mehrerer herkömmlicher Molekularsiebe sind alle Mikroporen (<1 nm), was das Cracken schwerer Ölrückstände und die Katalyse großmolekularer Feinchemikalien einschränkt. Tatsächlich hat man schon vor vielen Jahren entdeckt, dass Zeolith-Molekularsiebe während des Dealuminierungsprozesses zwar einige Mesoporen (2 bis 50 nm) bilden können, deren Porengröße jedoch ungleichmäßig und ihre Anordnung ungeordnet ist. In den letzten 30 Jahren wurden Dutzende mesoporöser Silica-Molekularsiebe synthetisiert, und die vom Team des Akademikers Zhao Dongyuan von der Universität Fudan entwickelte FDU-Serie ist auf diesem Gebiet führend.

Mesoporöse Kieselsäure: (a) Pulverprobe, (b) Transmissionselektronenmikroskopiebild (TEM) der Mikrostruktur und (c) schematisches Diagramm des katalytischen Mechanismus. Bildquelle: Zhao Dongyuan

Einer der größten Vorteile von FDU besteht darin, dass es die Zusammensetzung mesoporöser Materialien von Siliziumoxid auf organische Polymere, mesoporösen Kohlenstoff und Metalloxide usw. erweitern kann. Es handelt sich um eine systematische Synthesemethode, die die gerichtete Synthese funktioneller mesoporöser Materialien ermöglicht und die Anwendungsfelder mesoporöser Materialien bereichert.

Hervorragende Eigenschaften funktioneller mesoporöser Materialien und ihre Anwendungsgebiete

Bildquelle: Zhao Dongyuan

06Die Entdeckung des Siliziums: Von Lavoisier bis Berzelius

Obwohl Silizium in der Natur weit verbreitet ist, ist es unter der Hülle von Verbindungen verborgen und für den Menschen schwer zu identifizieren und zu extrahieren. Sein Entdeckungsprozess ist eine Geschichte wissenschaftlicher Forschung, die sich über Hunderte von Jahren erstreckt, und stellt einen Mikrokosmos des allmählichen Verständnisses der Menschheit für chemische Elemente und der Erforschung der Geheimnisse der Natur dar.

Ende des 18. Jahrhunderts führte Antoine Lavoisier, der „Vater der modernen Chemie“, eine systematische Untersuchung der grundlegenden Zusammensetzung der Materie durch.

Antoine-Laurent de Lavoisier, 1743-1794, Frankreich. In seinem 1789 veröffentlichten Buch „The Elementary Methods of Chemistry“ schlug er erstmals den Begriff „Element“ vor und listete eine Tabelle der damals bekannten Elemente auf. Lavoisier spekulierte anhand dieser Tabelle, dass Quarz (SiO₂) ein unbekanntes Basiselement enthalten könnte, es gelang ihm jedoch nicht, dieses Element zu extrahieren. Er nannte dieses hypothetische Element „Silice“, was „Substanz in Quarz“ bedeutet und das erste Mal war, dass Silizium in den Blick der Wissenschaft geriet.

Lavoisiers Tabelle der Elemente, mit Siliciumdioxid am Ende

Dieser geniale Chemiker hatte großen Respekt vor Experimenten. Er sagte einmal: „Es gibt keinen anderen Weg, als die Wahrheit auf dem natürlichen Weg des Experiments und der Beobachtung zu suchen.“ Um 1775 widerlegte Lavoisier mit Hilfe quantitativer chemischer Experimente die Phlogistontheorie, erläuterte die Oxidationstheorie der Verbrennung, fasste das Gesetz der Massenerhaltung zusammen und läutete das Zeitalter der quantitativen Chemie ein.

Lavoisier führte Experimente durch und seine Frau half ihm, diese aufzuzeichnen.

Im 19. Jahrhundert versuchte der britische Chemiker Humphry Davy, Quarz zu elektrolysieren, in der Hoffnung, seine Kernbestandteile zu extrahieren. Er dachte, dass die Elemente im Quarz ein Metall sein könnten, also nannte er das Element „Silizium“ und ordnete es der Metallfamilie zu. Obwohl Davids experimentelles Konzept richtig war, reichten seine Technologie und Ausrüstung nicht aus, um eine erfolgreiche Siliziumgewinnung zu erreichen.

Humphry Davy (1778–1829)

Obwohl keine wesentlichen Fortschritte erzielt wurden, legte David den Grundstein für die Namensgebung von Silizium. Später wurde der Name noch weiter in „Silizium“ abgewandelt und wird noch heute verwendet. Im Jahr 1811 synthetisierte der französische Chemiker Joseph Louis Gay-Lussac erstmals in einem Experiment Siliziumtetrafluorid (SiF₄). Dies war das erste Mal, dass Menschen eine Siliziumverbindung herstellten. Er versuchte außerdem, Siliziumtetrafluorid mit metallischem Kalium zu reduzieren, erhielt jedoch aufgrund technischer Einschränkungen nur äußerst unreines amorphes Silizium. Die Siliziumverunreinigungen waren in zu hohen Konzentrationen vorhanden, um sie weiter zu analysieren und als separates Element zu bestätigen.

Joseph Louis Gay-Lussac (1778–1850)

Die Person, die tatsächlich Silizium aus der Natur isolierte, war der schwedische Chemiker Jöns Jacob Berzelius. Er war im 19. Jahrhundert eine herausragende Persönlichkeit auf dem Gebiet der Chemie und gilt als „Vater der analytischen Chemie“. Im Jahr 1823 gelang es Berzelius, durch Verbesserung der Reduktionstechnologie Silizium zu gewinnen.

Jöns Jacob Berzelius (1779–1848)

Im Experiment stellte Berzelius fest, dass metallisches Kalium unter Erhitzungsbedingungen das Fluorelement in Siliziumtetrafluorid einfangen und dadurch elementares Silizium freisetzen konnte. Bei dem Verfahren entstand eine amorphe Form von Silizium, die zwar noch Verunreinigungen enthielt, sich aber im Wesentlichen als neues Element erwies. Berzelius verbesserte seine experimentellen Methoden kontinuierlich und konnte durch mehrfaches Raffinieren und Reinigen schließlich Silizium von höherer Reinheit herstellen. Diese Art von Silizium hat eine grauschwarze, undurchsichtige Kristallstruktur, eine hohe Härte und einen metallischen Glanz. Seine Forschungen begründeten nicht nur den Status von Silizium als eigenständiges Element, sondern legten auch den Grundstein für die chemische Erforschung von Silizium.

Grauschwarzes, undurchsichtiges kristallines Silizium

07Hochreines Silizium – der Grundstein des Informationszeitalters

Kristallines Silizium hat eine hohe Härte, einen hohen Schmelzpunkt und eine einzigartige tetraedrische Struktur. Da alle Valenzelektronen des Siliziums an der Bildung von σ-Bindungen beteiligt sind, leitet es bei Raumtemperatur keinen Strom. Diese Eigenschaft legt die theoretische Grundlage für die Anwendung von Silizium als Halbleitermaterial. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der chemischen Technologie haben Wissenschaftler nach und nach effizientere Reinigungstechnologien entwickelt, die die Reinheit des Siliziums weiter verbessert und die Struktur schrittweise regelmäßiger gemacht haben, wodurch die Herstellung von hochreinem Silizium allmählich möglich wurde. Zunächst wird Quarzsand chemisch gereinigt und geschmolzen, um Verunreinigungen zu entfernen und Polysilizium zu erhalten. Anschließend wird das Polysilizium durch das „Ziehverfahren“ oder „Zonenschmelzverfahren“ weiter gereinigt und zu einkristallinen Siliziumstäben gezogen. Die Reinheit dieses Einkristall-Siliziums erreicht üblicherweise 99,9999 % oder sogar mehr, was ausreicht, um die strengen Materialanforderungen der Halbleiterindustrie zu erfüllen.

Schematische Darstellung des Czochralski-Ziehprozesses und der einkristallinen Siliziumstäbe und -Wafer. Anschließend wird das einkristalline Silizium in Wafer mit einer Dicke von weniger als 1 mm geschnitten. Diese Wafer sind die Grundlage für die Chipherstellung. Nach dem Eintreffen in der Fabrik erhalten sie durch eine Reihe von Prozessschritten wie Lithografie, Dotierung, Ätzen und Beschichten, Testen und Verpacken leistungsstarke Rechenleistung und werden so in integrierte Schaltkreise – Chips – verwandelt, die Milliarden von Transistoren tragen.

Konzeptbild moderner integrierter Schaltkreise auf Siliziumbasis

Heute kann ein Chip mit einer Größe von nur wenigen Quadratmillimetern mehr als 10 Milliarden Transistoren enthalten, die mit Nanometerpräzision konstruiert wurden. Winzige Chips sind die Antriebskraft all dieser Spitzentechnologien, von Personalcomputern bis zu Smartphones, von künstlicher Intelligenz bis zu Cloud Computing. Der Name „Silicon Valley“ hat den technologischen Status von Silizium direkt auf der globalen Technologielandkarte verankert.

08Führt zu unendlichen Möglichkeiten

Um die Energiekrise zu bewältigen, erforscht die ganze Welt saubere und effiziente grüne Energie. Im Prozess der weltweiten Energiewende hin zu grüner und kohlenstoffarmer Energie ist Solarenergie zweifellos eine der idealsten erneuerbaren Energiequellen. Silizium-Photovoltaikzellen wandeln Sonnenlicht durch den photoelektrischen Effekt direkt in elektrische Energie um und ihr Kern ist der Halbleiter-Siliziumkristall.

Anwendung von Halbleitersilizium in Photovoltaikzellen Erwähnenswert ist, dass Silizium im Energiebereich eine doppelte Rolle spielt: Einerseits optimiert es kontinuierlich die Nutzungseffizienz fossiler Energie als Molekularsiebkatalysator; Andererseits fördert es die grüne Energiewende durch Photovoltaik- und Energiespeichertechnologien. Diese „doppelte Identität“ macht Silizium zum Bindeglied zwischen traditioneller und zukünftiger Energie. Neben dem Energiesektor ist Silizium auch eng mit den Biowissenschaften verbunden, insbesondere bei der Unterstützung der Knochen- und Hautgesundheit. Silizium ist an der Kollagensynthese beteiligt, wird jedoch leicht abgebaut. Wenn das Siliziumelement abgebaut wird, wird unsere Haut faltig und altert.

Siliziumabbau verursacht Hautalterung

Darüber hinaus haben Organosiliziumverbindungen eine große chemische Industrie hervorgebracht, die eine leistungsstarke Kombination von Kohlenstoff- und Siliziumelementen realisiert. Die Eigenschaften dieser Materialien unterscheiden sich von denen von Kohlenstoffkunststoffen und Polyethylen. Sie sind hitzebeständig und kältebeständig und ihre mechanischen Eigenschaften und elektrischen Isolationseigenschaften sind sehr stabil. Insbesondere seine gute Luftdurchlässigkeit und physiologische Unbedenklichkeit machen es für den Einsatz als medizinisches Material geeignet. Man kann sagen, dass Silizium zwar bereits überall in der materiellen Welt vorkommt, es aber noch für Tausende von Anwendungen weiterentwickelt werden kann, die der Menschheit und der Welt nützen. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie werden vielleicht schon in naher Zukunft weiche Halbleiter, flexibles Glas, flüssiges Silizium, Nanokeramik, siliziumbasierte Batterien, siliziumbasierte großporige chirale Molekularsiebe und andere Materialien, die sich derzeit noch in der wissenschaftlichen Vorstellungswelt befinden, Wirklichkeit werden und die kommende wissenschaftliche und technologische Revolution anführen. Und mehr noch: Wird die Welt, die derzeit von kohlenstoffbasiertem Leben dominiert wird, das Aufkommen von siliziumbasiertem Verbundleben begrüßen?

Unendliche Möglichkeiten der Siliziumanwendung

Seien Sie nicht überrascht und schrecken Sie nicht zurück, die Welt der Chemie steckt voller Überraschungen. Roald Hoffmann, Nobelpreisträger für Chemie, sagte einmal: „Chemische Synthese ist zur Hälfte Planung und zur Hälfte Zufall. Ein Synthesechemiker ist nicht nur ein Logiker und Stratege, er ist auch ein Forscher, der spekuliert, sich Dinge vorstellt und erschafft.“ Die Geschichte des Siliziums ist eine Geschichte der Weitergabe des wissenschaftlichen Geistes. Es spiegelt die Neugier und Beharrlichkeit der Wissenschaftler im Unbekannten wider und ist auch ein Beweis für die kontinuierliche Weiterentwicklung der experimentellen Technologie. Die Entdeckung des Siliziums zeigt, dass unser Verständnis der Natur grenzenlos ist, und inspiriert uns auch dazu, weiterhin unbekannte Möglichkeiten zu erforschen. Bildquelle: Die Bilder ohne Quellenangabe im Artikel stammen aus dem Internet

Verfasst von: Huang Xunjie (Zentrum für Wissenschaftskommunikation, Shanghai Science and Technology Museum)

Wissenschaftlicher Gutachter: Li Wei (Professor der Fakultät für Chemie, Universität Fudan)

Herausgeber: rain