Новият минерал канатзидисит: чест за учените и предизвикателство за химиците

В последното издание на списанието на Американското химическо дружество е описан нов минерал, наречен в чест на изтъкнатия химик Меркурий Канатзидис, професор по химия в Северозападния университет и старши научен сътрудник в Националната лаборатория „Аргон“ в САЩ. Минералът, който има формулата (SbBiS 3) 2 Te 2, е открит в находището Nagybörzön в Унгария и принадлежи към класа на халкогенидите – съединения, съдържащи аниони на елементи от 16-та група (кислород, сяра, селен, телур и полоний) и по-електропозитивни елементи (например метали и киселинен водород).

Халкогенидите са полупроводници с тесни зони, които широко се използват в редица технологични приложения. Така например фотопроводимите халкогенидни стъкла се използват в ксерографията, някои пигменти и катализатори са на основата на халкогениди, а металният дихалкогенид MoS 2 е често срещан твърд смазочен материал. Канатзидис изучава халкогенидите в продължение на над 30 години и е направил значителни открития в тази област. Той е разработил нови методи за синтез и проектиране на халкогенидни съединения, изучил е тяхната структура и свойства и е намерил нови приложения за тях в областта на слънчевата енергия, термоелектриката, свръхпроводимостта и откриването на радиация и други лъчения.

Новият минерал канатзидисит има необичайна структура, състояща се от редуващи се слоеве от BiSbS 3 и Te 2, свързани със слаби ван дер Ваалсови сили. Това е пример за хетероструктура от ван дер Ваалсов тип, която представлява съвкупност от двуизмерни материали с различни свойства. Такива структури могат да имат уникални електронни и оптични характеристики, които зависят от състава, дебелината и ориентацията на слоевете. Според изчисленията на авторите на статията канатзидиситът може да проявява топологични характеристики, характерни за полуметалите на Дирак – материали, в които електроните се държат като частици без маса и могат да се движат с много високи скорости. Такива материали могат да се използват за създаване на нови устройства за преобразуване на енергия, квантова информатика и спинтроника.

Въпреки това, за да се потвърдят и изследват тези свойства, е необходимо да се получат повече проби от канатзидисит и да се изследват с помощта на различни експериментални методи. Досега канатзидиситът е познат само под формата на единичен микроскопичен кристал, който е открит в природата. Ето защо задачата за синтезиране на този минерал в лабораторни условия е актуална и интересна за химиците халкогенидисти. Може би в бъдеще ще бъде възможно да се създаде канатзидисит под формата на тънки филми или наночастици, които могат да бъдат интегрирани в различни устройства. По този начин новият минерал е не само почетно признание за заслугите на учените в областта на химията на халкогенидите, но и открива нови перспективи за изследване и развитие на този клас материали, особено в областта на полупроводниците.