Eine aktuelle Studie liefert neue Erkenntnisse zur chemischen Bindung in Antimon, die die Materialwissenschaft erheblich beeinflussen könnten. Wissenschaftler:innen der Universität Leipzig, der RWTH Aachen und des DESY in Hamburg kombinierten experimentelle Messungen mit theoretischen Berechnungen und erzielten Durchbrüche im Verständnis von Phasenwechselmaterialien. Diese Ergebnisse, veröffentlicht im Fachjournal Advanced Materials, könnten Anwendungen in der Datenspeicherung und Thermoelektrik verbessern.
Die Untersuchung konzentrierte sich auf die Analyse der Art und Stärke der chemischen Bindungen in Antimon. "Die Bindungsstärke hängt direkt vom Abstand der Atome ab," erklärt Prof. Dr. Claudia S. Schnohr von der Universität Leipzig. Der Vergleich mit anderen Materialien, wie Metallen und Halbleitern, zeigt, dass diese Abhängigkeit vom Abstand charakteristisch für die chemische Bindung ist.
Besonders bemerkenswert ist der nachgewiesene fließende Übergang zwischen klassisch kovalenten Bindungen und elektronenreichen Mehrzentrenbindungen. Kovalente Bindungen treten typischerweise in Halbleitern wie Germanium auf. "Unsere Ergebnisse belegen, dass Antimon in seiner stabilen Phase Charakteristika beider Bindungstypen aufweist," so Ko-Autor Prof. Dr. Oliver Oeckler vom Institut für Anorganische Chemie und Kristallographie der Universität Leipzig. Diese Entdeckung hat große Auswirkungen auf das Verständnis von Phasenwechselmaterialien, die in der Datenspeicherung und Thermoelektrik Anwendung finden.
Antimon dient als Modellsystem für Phasenwechselmaterialien aufgrund seiner ähnlichen Struktur wie Germaniumtellurid, besteht jedoch nur aus einer Atomsorte. Prof. Schnohr erläutert: "Diese Eigenschaften erleichtern die Analyse und den Vergleich mit anderen Materialien, um deren Bindungseigenschaften besser zu verstehen."
Die gewonnenen Erkenntnisse könnten helfen, Materialeigenschaften gezielt zu optimieren. "Durch experimentelle oder theoretische Bestimmung der Kraftkonstanten lassen sich zukünftig neue Materialien gezielt designen," fügt Schnohr hinzu. Dies könnte besonders vorteilhaft für Anwendungen in elektronischen Speichermedien und Thermoelektrika sein.