Szczegółowe badanie in situ rozkładu alkoholanu cynku, wsparte symulacjami komputerowymi, ujawniło istnienie kaskadowych przemian fizyko-chemicznych, w tym związanych z formowaniem się wcześniej nieobserwowanych klasterów z zerową przerwą energetyczną.

– Z pomocą obliczeń ustaliliśmy, że proces termicznej dekompozycji zaczyna się od homolitycznego zerwania wiązań Zn-C między atomami cynku a grupami organicznymi R. Pośrednie rodnikowe klastery mają tendencję do dimeryzacji za pomocą egzotycznych połączeń cynk-cynk. Następnie dochodzi do homolitycznego rozerwania wiązań O-C między atomami tlenu a podstawnikami R, co skutkuje formowaniem się agregatów ZnO o rozmiarach subnanometrycznych. W kolejnym etapie samoorganizują się one do ostatecznej fazy nanokrystalicznej ZnO – mówi dr Kubas.

Patrząc z szerszej perspektywy, pełniejsze zrozumienie pochodzenia i charakteru defektów powstających na drodze do nanokrystalicznej fazy półprzewodnikowej ZnO ma kluczowe znaczenie dla lepszego zrozumienia relacji między strukturą a właściwościami w materiałach półprzewodnikowych.

Badania, sfinansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki oraz grantu TEAM Fundacji na rzecz Nauki Polskiej współfinansowanego przez Unię Europejską, przyczynią się do opracowania precyzyjniejszych sposobów kontrolowania właściwości nanokrystalicznego tlenku cynku. Z mniejszymi lub większymi sukcesami właściwości te tłumaczono dotychczas za pomocą różnego typu defektów materiałowych. Z oczywistych względów w analizach nie uwzględniano jednak możliwości formowania się w materiale specyficznych rodników, odkrytych przez warszawskich naukowców.

Informacja prasowa inspirowana europejskim grantem Create (ERA Chair w ramach programu Horizon 2020).