Щелочные металлы — элементы первой группы периодической таблицы химических элементов. Они легко отдают один электрон, не требуя большого количества энергии ионизации — наименьшей энергии, необходимой для удаления электрона. На переносе электрона одного атома к другому построена работа батарей и полупроводников. Атомы, которые могли бы передавать и принимать сразу несколько электронов, сохраняя структурную стабильность, улучшили бы эти устройства. Ученые из Университета содружества Виргинии (США) создали такие атомы. Результаты опубликованы в Nature Communications.

Профессор Шив Кхана (Shiv Khanna) подробнее рассказал об исследовании:

«Мы разработали такой подход, при котором можно синтезировать суператомы на основе металлов. Сама возможность получить такие строительные блоки, которые смогут отдавать и принимать несколько зарядов, возымеет широкие последствия в электронике. Полупроводники используют во всех сферах жизни. Поэтому суператомы могли бы значительно улучшить социальное благополучие».

По словам Кхана, секрет суператомов в лигандах — молекулах, которые связывают атомы металлов, чтобы стабилизировать их. Лиганды образуют комплексы переноса заряда, где электронный спектр поднимается благодаря эффекту кристаллического поля.

Чтобы проверить эту теорию, ученые использовали группы кластеров алюминия, смешанные с бором, углеродом, кремнием и фосфором, в сочетании с органическими лигандами. С помощью вычислительного анализа они показали, что кластерам потребуется меньше энергии ионизации, чем францию — самому сильному щелочному металлу.