Молекула кремния: Ученые объяснили разницу между водой и жидким оксидом кремния

13.02.2019, Ср, 13:05, Мск

Ученые МГУ нашли нетоксичный способ производства кремниевых наноматериалов. При производстве кремниевых наноструктур, востребованных в разных областях промышленности, как правило, используется достаточно токсичная плавиковая кислота. Сотрудники МГУ имени М.В. Ломоносова нашли способ, как избежать ее применения. Открытие ученых МГУ может найти применение в промышленном производстве основанных на нанокремнии антиотражающих покрытий для солнечных батарей, оптических сенсоров для обнаружения различных молекул, наноконтейнеров для доставки лекарств. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (РНФ), его результаты опубликованы в международном журнале Frontiers in Chemistry.

Наноструктуры на основе кремния востребованы и применяются крайне широко: их используют в электронике, биомедицине, оптоволоконной оптике, солнечной энергетике и многих других областях. Особый интерес сейчас вызывают кремниевые нанонити диаметром около 100 нм. Такие нанонити находят применение в производстве транзисторов, чувствительных сенсорных элементов, в солнечных батареях, и как носители для таргетированной доставки лекарств.

Для получения массивов таких нанонитей обычно используют метод металл-стимулированного химического травления пластин монокристаллического кремния в растворе плавиковой кислоты. Но плавиковая кислота токсична для окружающей среды и человека, а симптомы отравления ею тяжело распознать. Для масштабного промышленного производства кремниевых нанонитей необходимо найти менее токсичные способы их получения, и команда ученых МГУ имени М.В. Ломоносова предложила вариант решения этой проблемы.

«В данной работе был модифицирован метод металл-стимулированного химического травления для получения кремниевых нанонитей, где плавиковая кислота (HF) была заменена на гораздо менее токсичный фторид аммония (Nh5F). Электрохимическими методами исследован механизм образования нанонитей на поверхности подложек монокристаллического кремния, — сказал ведущий автор исследования, младший научный сотрудник физического факультета МГУ Кирилл Гончар. — Исследованы структурные и оптические свойства полученных кремниевых нанонитей, также и в зависимости от рН растворов, которые использовались для изготовления наноструктур. Было показано, что форма нанонитей изменяется от вертикальной к пирамидальной с увеличением рН травящего раствора».

Полученные образцы обладают крайне низкой отражающей способностью (вплоть до 5%) в видимом диапазоне светового спектра. Эта особенность более выражена для образцов с пирамидальной структурой. Она позволяет использовать такие нанонити для создания антиотражающего покрытия для солнечных батарей. Ученые также отмечают, что в произведенных их методом кремниевых нанонитях наблюдается усиление локализации света. Это свойство может быть также использовано для создания чувствительного элемента оптического сенсора на различные молекулы.

Исследование выполнено в новой Лаборатории физических методов биосенсорики и нанотераностики под руководством Любови Осминкиной на физическом факультете МГУ. Эта лаборатория учреждена в рамках Программы по созданию новых лабораторий под руководством молодых ученых в МГУ «Зеленый свет». В исследовании также принимали участие ученые химического факультета, факультета наук о материалах МГУ, а также сотрудники Института биологического приборостроения РАН.

«Черный» кремний поможет определить токсичные вещества

«Черный» кремний  (black silicon) представляет собой кремниевую поверхность, которая поглощает почти весь видимый спектр и часть инфракрасного диапазона. Это свойство поверхность кремния приобретает после обработки кремния соединениями серы (или брома и хлора) методом ионного травления или лазерными импульсами. В итоге на поверхности кремния образуются наноразмерные конусы, и поверхность изменяет оптические свойства. С момента открытия  «черного» кремния в 1990 годы было изобретено несколько способов получения такой структуры, которая оценивалась как перспективная при создании солнечных панелей, эффективных полупроводниковых датчиков электромагнитного излучения и как возможный излучатель в терагерцовом диапазоне. 

Эксперименты, проведенные российскими и австралийскими учеными, показали, что этот специфический наноматериал позволяет усовершенствовать технологии биоанализа, чтобы более точно и достоверно определять токсичные, взрывчатые, загрязняющие и другие опасные вещества. Как сообщил руководитель исследования, научный сотрудник кафедры теоретической и ядерной физики Школы естественных наук ДВФУ Александр Кучмижак, при регистрации мельчайших молекул методом спектроскопии важное значение имеет их взаимодействие с нанотексутрированной подложкой — поверхностью для определения веществ. Используемые в настоящее время подложки химически активны и вследствие этого искажают сигналы молекул.

В ходе исследований ученые обнаружили, что подложки на основе «черного» кремния благодаря своей особой морфологии значительно усиливают сигнал комбинационного рассеяния  — свет, который рассеивают анализируемые молекулы, и не искажают его. 

«Эти уникальные структуры объединяют несколько полезных свойств: перестраиваемый оптический отклик, существенное усиление интенсивности электромагнитного поля и неинвазивность, то есть полное отсутствие химического влияния. В результате из «черного» кремния получилась уникальная подложка, абсолютно химически пассивная, которая показывает мощный и достоверный сигнал», — цитируются в сообщении слова Александра Кучмижака.

Как полагают исследователи, подложки из «черного» кремния имеют хорошие перспективы коммерческого внедрения. Их можно изготавливать с помощью простой в использовании технологии плазменного травления. Такие недорогие неметаллические подложки могут успешно применяться для различных приложений, использующих комбинационного рассеяния и идентифицировать исследуемое вещество с высокой точностью.

фактов о кремнии | Живая наука

Кремний — это элемент, за который нужно благодарить компьютер, на котором вы читаете эти слова. Важный компонент микроэлектроники и компьютерных микросхем, этот чрезвычайно распространенный элемент также отвечает за теплые белые пляжи — кремнезем, оксид кремния, является наиболее распространенным компонентом песка.

Кремний является седьмым по распространенности элементом во Вселенной и вторым по распространенности элементом на планете после кислорода, по данным Королевского химического общества.Около 25 процентов земной коры состоит из кремния. Помимо компьютерных микросхем, кремний имеет множество применений; Более странные места, где появляется этот элемент, включают менструальные чаши, грудные имплантаты и прихватки для духовки — в форме силикона.

Что делает кремний таким особенным, что в его честь названа целая долина в Калифорнии? Читай дальше.

Только факты

• Атомный номер (количество протонов в ядре): 14
• Атомный символ (в Периодической таблице элементов): Si
• Атомный вес (средняя масса атома): 28. 09
• Плотность: 2,3296 грамма на кубический сантиметр
• Фаза при комнатной температуре: твердое вещество
• Точка плавления: 2577 градусов по Фаренгейту (1414 градусов Цельсия)
• Точка кипения: 5909 градусов F (3265 градусов C)
• Количество изотопов ( атомов одного и того же элемента с другим числом нейтронов): 24
• Наиболее распространенный изотоп: Si-28 (92% естественного содержания)

Кремний полупроводник

В природе кремний не одиночка.Обычно он связан с парой молекул кислорода как диоксид кремния, также известный как диоксид кремния. Кварц, часто встречающийся в песке, состоит из некристаллизованного кремнезема.

Кремний не металл и не неметалл; это металлоид, элемент, который находится где-то посередине. Категория металлоидов — это что-то вроде серой зоны, без четкого определения того, что подходит под все требования, но металлоиды обычно обладают свойствами как металлов, так и неметаллов. Они выглядят металлическими, но проводят электричество лишь промежуточно.Кремний — это полупроводник, а это означает, что он проводит электричество. Однако, в отличие от типичного металла, кремний лучше проводит электричество при повышении температуры (металлы становятся хуже в проводимости при более высоких температурах).

Кремний был впервые выделен в 1824 году шведским химиком Йенсом Якобом Берцелиусом, который также открыл церий, селен и торий, согласно Фонду химического наследия. По данным Национального ускорительного центра Томаса Джефферсона, Берцелиус нагревает кремнезем с калием для очистки кремния, но сегодня процесс очистки нагревает углерод с кремнеземом в виде песка, чтобы изолировать элемент.

Кремний — главный ингредиент в очень низкотехнологичных изделиях, включая кирпич и керамику. Но элементы высоких технологий — это то, что действительно оставляет след. В качестве полупроводника кремний используется для изготовления транзисторов, которые усиливают или переключают электрические токи и являются основой электроники от радио до iPhone.

Кремний по-разному используется в солнечных элементах и ​​компьютерных микросхемах, одним из примеров является полевой транзистор металл-оксид-полупроводник, или MOSFET, основной переключатель во многих электронных устройствах.По данным Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, чтобы превратить кремний в транзистор, в кристаллическую форму элемента добавляют следовые количества других элементов, таких как бор или фосфор. По данным Университета Вирджинии, микроэлементы связываются с атомами кремния, освобождая электроны для движения по всему материалу.

Создавая пространства из чистого кремния, инженеры могут создать зазор, через который эти электроны не могут течь — как выключатель в положении «выключено».

Чтобы включить переключатель, рядом с кристаллом помещают металлическую пластину, подключенную к источнику питания. Когда течет электричество, пластина заряжается положительно. Отрицательно заряженные электроны притягиваются к положительному заряду, позволяя им совершать прыжок через сегмент чистого кремния. (В транзисторах также могут использоваться другие полупроводники, кроме кремния.)

Кто знал?

• Когда астронавты «Аполлона-11» приземлились на Луну в 1969 году, они оставили после себя белый мешочек с силиконовым диском размером чуть больше серебряного доллара.На диске микроскопическим шрифтом написано 73 сообщения, каждое из разных стран, выражающих пожелания доброй воли и мира.
• Кремний — это не то же самое, что силикон, этот знаменитый полимер, который содержится в грудных имплантатах, менструальных чашах и других медицинских технологиях. Силикон состоит из кремния вместе с кислородом, углеродом и водородом. Поскольку силикон так хорошо сопротивляется нагреванию, он все чаще используется для изготовления кухонных принадлежностей, таких как прихватки для духовки и противни.
• Кремний может быть опасным.При длительном вдыхании он может вызвать заболевание легких, известное как силикоз.
• Любите переливчатость опала? Спасибо кремнию. Драгоценный камень представляет собой форму кремнезема, связанного с молекулами воды.
• По данным Института материалов, минералов и горного дела, карбид кремния (SiC) почти такой же твердый, как алмаз. Он имеет 9–9,5 баллов по шкале твердости Мооса, что немного меньше, чем у алмаза, твердость которого составляет 10.
• Растения используют кремний для укрепления своих клеточных стенок.Согласно статье 1994 года в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, этот элемент является важным питательным веществом, которое помогает придать устойчивость к болезням.
• Силиконовая долина получила свое название от кремния, используемого в компьютерных микросхемах. Это прозвище впервые появилось в 1971 году в газете «Электронные новости».
• Жизнь на основе кремния, такая как Орта из «Звездного пути», по мнению исследователей из Калифорнийского технологического института, не может быть полностью научной фантастикой. Ранние исследования показали, что кремний может быть включен в молекулы на основе углерода, такие как белки.

Текущие исследования

Сегодняшние исследования кремния звучат не более чем как научная фантастика: в 2006 году исследователи объявили о создании компьютерного чипа, объединяющего компоненты кремния с клетками мозга. Электрические сигналы от клеток мозга могут передаваться на электронные кремниевые компоненты чипа, и наоборот. Есть надежда на создание электронных устройств для лечения неврологических расстройств.

Исследование 2018 года, опубликованное в Nature, тестирует новый тип квантового устройства, сделанного из кремния.Квантовые компьютеры могут когда-нибудь стать нормой, превзойдя современные компьютерные технологии в способности выполнять вычисления параллельно. Создание этих устройств с использованием тех же методов для создания традиционных кремниевых чипов могло бы ускорить разработку этих устройств, потенциально приводя к новым применениям квантовых устройств.

Кремний также обещает создать невероятно крошечные лазеры, называемые наноиглами, которые можно использовать для передачи данных быстрее и эффективнее, чем традиционные оптические кабели.По словам Джона Баддинга, химика материалов из Университета Пенсильвании, сверхпроводниковые лазеры выделяют тепло намного легче, чем стеклянные. Это означает, что они могут похвастаться большей мощностью, чем традиционные лазеры.

Баддинг и его команда также работают над созданием оптических волокон нового поколения, в которых используются сверхпроводники, а не просто стекло, сказал он Live Science.

«Полупроводники обладают целым рядом свойств, которые невозможно получить с очками», — сказал Баддинг. Наличие полупроводниковых материалов, встроенных в оптические волокна, позволило бы включить в эти кабели мини-электронику, которая имеет решающее значение для передачи информации на большие расстояния.Полупроводниковые кабели также позволят управлять светом в волокне, добавил Баддинг.

Традиционные кремниевые чипы изготавливаются путем осаждения слоев элемента на плоской поверхности, обычно начиная с газа-прекурсора, такого как силан (Sih5), и позволяя газу затвердеть, сказал Баддинг. Кабели же протянуты. Чтобы сделать стекловолоконный кабель, вы должны начать со стеклянного стержня, нагреть его, а затем вытянуть, как ириску, и превратить в длинную тонкую нить.

Баддинг и его коллеги придумали способ придать полупроводникам форму, подобную спагетти.Они используют вытянутые стеклянные волокна с крошечными отверстиями, а затем сжимают газы, такие как силан, под высоким давлением, чтобы заставить их проникнуть в эти пространства.

«Это как если бы садовый шланг, идущий от штата Пенсильвания до Нью-Йорка, был полностью залит силиконом, — сказал Баддинг. «Можно было бы подумать, что что-то засорится и испортится, но это не так».

Получающиеся полупроводниковые пряди в три-четыре раза тоньше человеческого волоса. Баддинг и его команда также экспериментируют с другими полупроводниками, такими как селенид цинка (цинк и селен), чтобы создавать волокна с невиданной ранее мощностью.

Подробнее о Silicon:

• Чтобы весело и интересно взглянуть на историю Кремниевой долины, включая информацию об умах и продуктах, участвующих в создании высокотехнологичных стартапов, просмотрите интерактивную хронологию Кремниевой долины NPR.
• Они могут быть близки к Периодической таблице элементов, но кремний и углерод — разные химические звери. Вот взгляд Dow Corning на их различия, которые сводятся к тому, что один из них является органическим, а другой — неорганическим.
• HowStuffWorks подробно описывает, как работают полупроводники и как кремний играет важную роль.
• Хотите узнать, как делаются знаменитые чипы Intel, конечно же, из кремния? Техническая компания описывает историю своих чипов, как они менялись с течением времени, как они сделаны и как работают.

Дополнительный отчет Рэйчел Росс, соавтора Live Science.

Кремний элемент — атом кремния

Кремний — химический элемент в периодической таблице. который имеет символ Si и атомный номер 14.Четырехвалентный металлоид кремний менее реактивен, чем его химический аналог углерода. Это второй по распространенности элемент в Земная кора, составляющая 25,7% от ее веса. Это происходит в глина, полевой шпат, гранит, кварц и песок, в основном в форме диоксида кремния (также известного как диоксид кремния) и силикатов (соединений содержащие кремний, кислород и металлы). Кремний — главный компонент стекла, цемента, керамики, большинства полупроводниковых приборов, и силиконы, последние часто путают с пластиком. с кремнием.

Общие
Имя, символ, номер	кремний, Si, 14
серии	металлоид
Группа, Период, Блок	14 (IVA), 3, стр.
Плотность, твердость	2330 кг / м 3 , 6.5
Внешний вид	темно-серый, с голубоватым оттенком
Атомный недвижимость
Атомный вес	28,0855 а.е.м.
Атомный радиус (расч.)	110 вечера (111 вечера)
Ковалентный радиус	111 вечера
радиус Ван-дер-Ваальса	210 вечера
Электронная конфигурация	[Ne] 3s 2 3p 2
e — на уровень энергии	2, 8, 4
Степени окисления (оксид)	4 (амфотерный)
Кристаллическая структура	кубическая грань центрированная
Физический недвижимость
Состояние вещества	твердый (немагнитный)
Температура плавления	1687 К (2577 F)
Температура кипения	3173 К (5252 F)
Молярный объем	12. 06 10 -6 м 3 / моль
Теплота испарения	384,22 кДж / моль
Теплота плавления	50,55 кДж / моль
Давление пара	4,77 Па при 1683 К
Скорость звука	__ м / с при __ К
Разное
Электроотрицательность	1.90 (шкала Полинга)
Удельная теплоемкость	700 Дж / (кг * К)
Электропроводность	2,52 10 -4 / м Ом
Теплопроводность	148 Вт / (м * К)
1 st потенциал ионизации	786. 5 кДж / моль
2 nd потенциал ионизации	1577,1 кДж / моль
3 rd потенциал ионизации	3231,6 кДж / моль
4 th потенциал ионизации	4355,5 кДж / моль
5 th потенциал ионизации	16091 кДж / моль
6 th потенциал ионизации	19805 кДж / моль
7 th потенциал ионизации	23780 кДж / моль
8 th потенциал ионизации	29287 кДж / моль
9 th потенциал ионизации	33878 кДж / моль
10 th потенциал ионизации	38726 кДж / моль
Мост стабильные изотопы
iso NA период полураспада DM DE МэВ DP 28 Si 92. 23% Si устойчив с 14 нейтронами 29 Si 4,67% Si стабилен с 15 нейтронами 30 Si 3,1% Si стабилен с 16 нейтронами 32 Si {syn} 276 y ² — 0.224 32 п.
SI единицы и STP используются, если не указано иное.

В кристаллической форме кремний имеет металлический блеск. и сероватого цвета. Хотя это относительно инертный элемент, кремний все еще реагирует с галогенами и разбавленными щелочами, но большинство кислот (кроме комбинации азотной кислоты и плавиковая кислота) не влияют на него.Элементный кремний пропускает более 95% всех длин волн инфракрасного света.

Приложения

Кремний — очень полезный элемент, жизненно важный для многих людей. отрасли. Диоксид кремния в виде песка и глины важный компонент бетона и кирпича, а также используется для производства портландцемента. Кремний очень важен элемент для жизни растений и животных.Экстракт диатомовых водорослей кремнезем из воды, чтобы построить свои защитные клеточные стенки.

Другое использование:

• Керамика / Эмаль — это огнеупорный материал, используемый при высоких температурах. материальная продукция и ее силикаты используются в производстве эмали и гончарные изделия.
• Сталь — Кремний является важным компонентом некоторых сталей.
• Стекло — Кремнезем из песка является основным компонентом стекла.Стеклу можно придать самые разные формы, и его используется для изготовления оконных стекол, контейнеров и изоляторов, среди много других применений.
• Абразивы — Карбид кремния является одним из наиболее важных абразивы.
• Полупроводник — Сверхчистый кремний можно легировать мышьяком, бор, галлий или фосфор, чтобы сделать кремний более проводящим для использования в транзисторах, солнечных элементах и ​​других полупроводниках устройства, которые используются в электронике и других высокотехнологичных Приложения.
• Фотоника — Кремний можно использовать в лазерах для получения когерентных свет с длиной волны 456 нм.
• Медицинские материалы. Силиконы — это эластичные соединения, содержащие кремний-кислородные и кремний-углеродные связи; они широко используется в таких приложениях, как имплантаты искусственной груди и контактные линзы.
• ЖК-дисплеи и солнечные элементы — аморфный гидрогенизированный кремний показала себя перспективным в производстве недорогих, больших площадей электроника в таких приложениях, как ЖК-дисплеи.Он также показал перспективные для недорогих солнечных элементов большой площади.
• Строительство — кремнезем является основным ингредиентом кирпича из-за его низкой химической активности.

История

Кремний (латиница silx , silicis означает кремень) был впервые идентифицирован Антуаном Лавуазье в 1787 году и был позже ошибочно принятый Хамфри Дэви в 1800 году за соединение. В 1811 Гей Люссак и Тенар, вероятно, приготовили нечистый аморфный кремний за счет нагревания калия с тетрафторидом кремния. В 1824 году Берцелиус получил аморфный кремний, используя примерно тот же метод Люссака. Берцелиус также очистил продукт многократно промывая его.

Поскольку кремний является важным элементом в полупроводниках и высокотехнологичные устройства, высокотехнологичный регион Кремниевой долины, Калифорния названа в честь этого элемента.

происшествие

Кремний — основной компонент аэролитов, класс метеороидов, а также тектитов, который является естественным форма из стекла.

По весу кремний составляет 25,7% земного кора и после кислорода также является вторым по распространенности элементом. Элементарный кремний в природе не встречается.Встречается чаще всего в виде оксидов и силикатов. Песок, аметист, агат, кварц, горный хрусталь, кремень, яшма и опал — вот некоторые из форм в котором появляется оксид. Гранит, асбест, полевой шпат, глина, роговая обманка и слюда — некоторые из многих силикатных минералов.

Производство

Кремний получают в промышленных масштабах путем нагрева высокой чистоты. кремнезем в дуговой электропечи с использованием угольных электродов.При температурах выше 1900 ° C углерод восстанавливает кремнезем. на кремний по химическому уравнению

SiO ₂ + C -> Si + CO ₂

Жидкий кремний собирается на дне печи и затем сливают и охлаждают. Кремний, полученный с помощью этого процесс называется кремний металлургической марки и чистота не менее 99%. В 1997 г. кремний металлургический стоит около 0,50 доллара за грамм.

Очистка

Использование кремния в полупроводниковых устройствах требует значительных большей чистоты, чем кремний металлургического сорта. Исторически сложилось так, что для производства кремний высокой чистоты.

Ранние методы очистки кремния основывались на что если кремний расплавляется и повторно затвердевает, последние части массы для затвердевания содержат большую часть примесей.В самый ранний метод очистки кремния, впервые описанный в 1919 г. и ограниченно используется для изготовления компонентов РЛС. во время Великой Отечественной войны участвовал в дроблении металлургической марки кремния, а затем частично растворяя кремниевый порошок в кислота. При раздавливании силикон треснул так, что более слабый богатые примесями области были снаружи образовавшегося крупинки кремния.В результате кремний с высоким содержанием примесей первым растворился при обработке кислотой, оставив за более чистым продуктом.

При зонной плавке первый метод очистки кремния найти широкое применение в промышленности, стержни из металлургического кремния были нагреты до плавления с одного конца. Затем нагреватель медленно продвинулся вниз по длине стержня, сохраняя небольшую длину стержень расплавляется по мере охлаждения кремния и повторного затвердевания позади Это.Поскольку большинство примесей имеют тенденцию оставаться в расплавленной области вместо того, чтобы снова затвердеть, когда процесс был завершен, большинство примесей в стержне были перемещены в конец, который таял последним. Этот конец затем был отрезан и выброшен, и процесс повторяли, если требовалась еще более высокая чистота.

Химические методы

Сегодня кремний очищают, превращая его в соединение кремния, которое легче очистить, чем кремний сам, а затем преобразовывая это соединение кремния обратно в чистый кремний.Трихлорсилан — это самое соединение кремния. обычно используется в качестве промежуточного продукта, хотя тетрахлорид кремния и силан также используются. Когда эти газы продуваются кремний при высокой температуре, они разлагаются до высокой чистоты кремний.

В процессе Siemens обнажаются кремниевые стержни высокой чистоты в трихлорсилан при 1150 ° C. Газ трихлорсилан разлагается и наносит дополнительный кремний на стержни, увеличивая их в соответствии с химическими реакциями типа

2 HSiCl ₃ -> Si + 2 HCl + SiCl ₄

Кремний, полученный этим и подобными способами, называется кремний поликристаллический . Поликристаллический кремний обычно имеет уровень примесей 1 часть на миллиард или меньше.

Одно время компания DuPont производила сверхчистый кремний путем реакции тетрахлорид кремния с парами цинка высокой чистоты при 950 ° C, производящий кремний в соответствии с химическим уравнение

SiCl ₄ + 2 Zn! ’Si + 2 ZnCl ₂

Однако этот метод имел практические проблемы. (например, затвердевание побочного продукта хлорида цинка и засорение линий) и даже был заменен на Siemens. процесс.

Изотопы

Кремний состоит из девяти изотопов с массовыми числами от 25 до 33. Si-28 (самый распространенный изотоп, 92,23%), Si-29 (4,67%), и Si-30 (3,1%) стабильны; Si-32 — радиоактивный изотоп образуется распадом аргона. Его период полураспада после долгих споров было определено примерно 276 лет, и он распадается по бета-излучению для P-32 (который имеет 14.Период полураспада 28 лет) а затем на С-32

Меры предосторожности

Часто возникает серьезное заболевание легких, известное как силикоз. у горняков, каменотесов и других занятых на работе где в больших количествах вдыхалась кремнистая пыль.

Номер ссылки

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или уточнить у системного администратора.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файлах cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Может ли кремний быть основой для инопланетных форм жизни, как углерод на Земле?

Группа IV Периодической таблицы элементов содержит углерод (C), кремний (Si) и несколько тяжелые металлы. Углерод, конечно же, является строительным блоком той жизни, которую мы знаем. Возможно ли, что планета существует в каком-то другом солнечная система, где кремний заменяет углерод? В нескольких научно-фантастических рассказах рассказывается о формах жизни на основе кремния — разумные кристаллы, жуткие золотые песчинки и даже существо, чьи следы или следы были оставленными кирпичами кремнезема.Повести читают хорошо, но есть некоторые проблемы с химией.

Действительно, углерод и кремний имеют много общих характеристик. У каждого есть так называемая валентность, равная четырем, что означает, что индивидуальный атомы образуют четыре связи с другими элементами, образуя химические соединения.Каждый элемент связывается с кислородом. Каждый образует длинные цепи, называемые полимерами, в которых он чередуется с кислородом. В простейшем случае углерод дает полимер, называемый полиацеталем, пластик, используемый в синтетических волокнах и оборудовании. Из кремния получаются полимерные силиконы, которые мы используем для водонепроницаемой ткани или смазки. металлические и пластиковые детали.

Но когда углерод окисляется или соединяется с кислородом, скажем, во время горения, он становится газовым углеродом. диоксид; Кремний окисляется до твердого диоксида кремния, называемого кремнеземом.Тот факт, что кремний окисляется до твердого состояния, является одной из основных причин того, что почему он не может поддерживать жизнь. Кремнезем, или песок, твердое вещество, потому что кремний слишком хорошо любит кислород, а диоксид кремния образует решетка, в которой один атом кремния окружен четырьмя атомами кислорода. Силикатные соединения, имеющие Элементы SiO ₄ ^-4 также присутствуют в таких минералах, как полевые шпаты, слюды, цеолиты или тальки. И эти твердые системы создают проблемы утилизации для живой системы.

Также учтите, что жизненной форме нужен способ собирать, хранить и использовать энергию.Энергия должна исходить из окружающей среды. После поглощения или проглатывания энергия должна высвобождаться точно. где и когда это нужно. В противном случае вся энергия могла бы высвободить свое тепло одновременно, испепелив жизненную форму. В В мире, основанном на углероде, основным запасающим элементом является углевод, имеющий формулу C _x (HOH) _y . Этот углевод окисляется до воды и двуокиси углерода, которые затем обмениваются с воздухом; атомы углерода связаны одинарные связи в цепочку — процесс, называемый катенацией. Форма жизни на основе углерода «сжигает» это топливо контролируемыми шагами, используя регуляторы скорости называются ферментами.

Эти большие сложные молекулы выполняют свою работу с большой точностью только потому, что они иметь свойство, называемое «рукой». Когда какой-либо фермент «спаривается» с соединениями, он помогает реагировать, два молекулярных формы подходят друг к другу, как замок и ключ или рукопожатие. Фактически, многие молекулы на основе углерода используют правильные и левые формы. Например, природа выбрала один и тот же стабильный шестиуглеродный углевод для хранения энергии в нашей печени (в форме полимера, называемого гликогеном) и в деревьях (в виде полимерной целлюлозы).

Гликоген и целлюлоза различаются в основном за счет направленности одного атома углерода, который образуется при полимеризации углеводов или образует цепь. Целлюлоза имеет наиболее стабильную форму из двух возможных; гликоген — следующий по стабильности. Потому что у людей нет ферменты, расщепляющие целлюлозу на основной углевод, мы не можем использовать ее в пищу. Но многие низшие формы жизни, такие как бактерии, может.

Короче говоря, маневренность — это характеристика, которая наделяет множество биомолекул их способностью распознавать и регулировать различные биологические процессы.И кремний не образует много соединений, имеющих ручную форму. Таким образом, это Для формы жизни на основе кремния будет сложно достичь всех замечательных функций регулирования и распознавания, которые ферменты на основе углерода работают на нас.

Тем не менее, химики неустанно работали над созданием новых соединений кремния, с тех пор, как Фредерик Стэнли Киппинг (1863-1949) показал, что можно сделать некоторые интересные. Самый высокий международный Премия в области кремния называется премией Киппинга.Но несмотря на годы работы — и несмотря на все реагенты, доступные для современный алхимик — многие кремниевые аналоги соединений углерода просто не могут образоваться. Термодинамические данные подтверждают это. аналоги часто бывают слишком нестабильными или слишком реактивными.

Можно думать о микро- и наноструктурах кремния; формы кремния на солнечных батареях для энергии и зрения; силиконовая жидкость, которая может переносить окислители к сокращающимся мышечным элементам из других силиконов; скелетные материалы из силикатов; силиконовые мембраны; и даже полости в силикатных цеолитах, ручность.Некоторые из этих построек даже выглядят живыми. Но химии, необходимой для создания формы жизни, просто нет. Сложный танец жизни требует взаимосвязанных цепочек реакций. И эти реакции могут происходить только в узком диапазон температур и уровней pH. При таких ограничениях углерод может, а кремний — нет.

Силикон может делать. Жизнь на Земле в основном состоит из правых углеводов и левых аминокислот. Почему у них нет разнонаправленность или у обоих одинаковые? Многие химики считают, что первые «переданные» углеродные соединения образовались в «жидкая» каменная лужа с «ручной» поверхностью из кремнезема.И ручная работа этой поверхности способствовала созданию таких соединения углерода теперь предпочтительны в формах жизни Земли.

Плоское пятистороннее соединение с кремнием и германием в центре | Research

Химики использовали вычислительные методы, чтобы продемонстрировать стабильность молекулярных частиц на основе плоского пятикоординированного кремния или германия. Это первые подобные структуры, сосредоточенные вокруг этих элементов и обеспечивающие аналоги аналогичным углеродно-центрированным видам. ¹

Молекулы метана иллюстрируют две ортодоксальные теории углерода: его координационное число не должно превышать четырех, а когда это число равно четырем, получается тетраэдр. Но уголь можно убедить лежать ровно и даже взять на себя дополнительных связующих партнеров. Такие эксцентрические структуры выдвигались и наблюдались на протяжении десятилетий, и в 2008 году исследователи использовали моделирование, чтобы показать, что плоский пятикоординированный углерод, CAl ₅ ⁺ , находит преимущество перед своими изомерами. ²

Но в то время как углерод допускает эти случайные плоские, пятиручные формы, такое поведение не было известно среди его более тяжелых кузенов из группы 14 — до сих пор. «Это несколько поразительно, потому что кремний находится в той же группе, что и углерод», — говорит Хорхе Баррозу, аспирант Центра исследований и перспективных исследований (Cinvestav) в Мексике. «Таким образом, мы должны ожидать, что он будет вести себя как углерод».

Баррозу и его коллеги из Cinvestav, работая с исследователями из Университета Цзилинь в Китае, обнаружили не только кремний, но и германий.Используя вычислительные методы, исследователи обнаружили пять плоских пятикоординатных структур — XMg ₄ Y ^— , где X может быть Si или Ge, а Y либо In, либо Tl; а также SiMg ₃ In ₂ — это глобальные минимумы энергии по их соответствующим изомерам.

Ученые использовали теорию функционала плотности и моделирование молекулярной динамики для исследования стабильности структур-кандидатов. Их охота сочетала метод проб и ошибок с детективной работой по выявлению вероятных подозреваемых.Окружение атома кремния или германия пятью щелочноземельными элементами казалось многообещающей отправной точкой, и исследователи обнаружили, что плоская пятикоординатная XMg ₅ ^2- является локальным минимумом энергии . Однако его энергия была не такой низкой, как некоторые другие устройства, которые могли бы устроить атомы.

«Это было многообещающе, но это не глобальный минимум», — говорит Баррозу. «Нам нужен глобальный минимум, чтобы он был с наибольшей вероятностью быть полученным в эксперименте.Но тот, у которого пять атомов магния, не был глобальным минимумом ».

Несмотря на то, что это не соответствует требованиям, XMg ₅ ^2- стал образцом для следующего этапа расследования. Взяв за основу предыдущую работу с плоскими атомами углерода, Баррозу и его коллеги рассмотрели эффект замещения одного или нескольких атомов магния более электроотрицательным элементом из группы 13.

«Идея заключалась в том, что, если мы включим один атом, который является более электроотрицательным, мы усилим центр, в данном случае кремний или германий, и эта связь станет более прочной», — говорит Баррозу.«И это именно то, что произошло в случае индия и таллия».

Моделирование показало, что любой из заместителей может стабилизировать кремниевый или германиевый центр. Ученые пошли еще дальше, спросив, могут ли две замены тоже помочь. Ответ был положительным, но только с кремнием в центре и атомами индия на ободе.

Сама по себе интригующая странность, планарные виды могут однажды найти практическое применение. Двумерные материалы — восходящие звезды в таких приложениях, как электроды батарей и солнечные элементы.Исследователи отмечают, что кремний имеет преимущества перед углеродом при синтезе таких материалов.

Джон Макгрейди, руководитель группы вычислительной неорганической химии Оксфордского университета, Великобритания, придерживается более осторожной точки зрения. «Вы можете изобретать молекулы, которые могут существовать, а могут и не существовать, и обсуждать потенциально интересные свойства», — говорит он. «Но без каких-либо материальных доказательств того, что они могут когда-либо существовать, это становится немного умозрительным».

Макгрэйди, однако, отмечает, что исследователи предсказали энергетическую подпись, по которой их творения, если они когда-либо будут реализованы, могут быть распознаны. «Если они когда-либо будут созданы, их будет делать специалист по газовой фазе, который, вероятно, затем измерил бы эти энергии ионизации».

Жизнь на основе кремния может быть больше, чем просто научная фантастика

Научная фантастика давно вообразила инопланетные миры, населенные жизнью на основе кремния, такие как поедающий камни Орта из оригинальной серии Star Trek. Теперь ученые впервые показали, что природа может эволюционировать, чтобы включить кремний в молекулы на основе углерода, строительные блоки жизни на Земле.

Что касается последствий, которые эти открытия могут иметь для химии пришельцев в далеких мирах, «я считаю, что если человек сможет уговорить жизнь построить связи между кремнием и углеродом, природа тоже сможет это сделать», — сказала старший автор исследования Фрэнсис. Арнольд, инженер-химик Калифорнийского технологического института в Пасадене. Недавно ученые подробно рассказали о своих выводах в журнале Science.

Углерод является основой каждой известной биологической молекулы. Жизнь на Земле основана на углероде, вероятно, потому, что каждый атом углерода может образовывать связи с четырьмя другими атомами одновременно.Благодаря этому качеству углерод хорошо подходит для образования длинных цепочек молекул, которые служат основой для жизни в том виде, в каком мы ее знаем, например, белков и ДНК.

Связано: Поиск жизни на Марсе в картинках

Тем не менее, исследователи долгое время предполагали, что инопланетная жизнь может иметь совершенно иную химическую основу, чем жизнь на Земле. Например, вместо того, чтобы полагаться на воду как на растворитель, в котором действуют биологические молекулы, возможно, пришельцы могут зависеть от аммиака или метана.И вместо того, чтобы полагаться на углерод для создания молекул жизни, возможно, пришельцы могли бы использовать кремний.

Углерод и кремний химически очень похожи в том смысле, что каждый из атомов кремния может также образовывать связи с четырьмя другими атомами одновременно. Более того, кремний — один из самых распространенных элементов во Вселенной. Например, кремний составляет почти 30 процентов массы земной коры и примерно в 150 раз больше углерода в земной коре.

«Мне кажется, что если человек может уговорить жизнь построить связи между кремнием и углеродом, природа тоже сможет это сделать.»

Ученым давно известно, что жизнь на Земле способна химически манипулировать кремнием. Например, микроскопические частицы диоксида кремния, называемые фитолитами, можно найти в травах и других растениях, а фотосинтезирующие водоросли, известные как диатомовые водоросли, включают диоксид кремния в свой скелет. Однако не существует известных естественных примеров того, как жизнь на Земле объединяла бы кремний и углерод в молекулы.

Тем не менее, химики искусственно синтезировали молекулы, состоящие из кремния и углерода.Эти кремнийорганические соединения содержатся в широком спектре продуктов, включая фармацевтические препараты, герметики, герметики, клеи, краски, гербициды, фунгициды, а также экраны компьютеров и телевизоров. Теперь ученые открыли способ уговорить биологию химически связать углерод и кремний.

«Мы хотели посмотреть, сможем ли мы использовать то, что уже делает биология, для выхода на совершенно новые области химии, которые природа еще не исследовала», — сказал Арнольд.

Связано: Факты о кремнии

Исследователи направили микробы на создание молекул, никогда ранее не встречавшихся в природе, с помощью стратегии, известной как «направленная эволюция», которую Арнольд впервые применил в начале 1990-х.Подобно тому, как фермеры долгое время модифицировали сельскохозяйственные культуры и домашний скот, разводя поколения организмов по признакам, которые они хотят проявить, ученые также разводили микробы для создания желаемых молекул. Ученые годами использовали направленные эволюционные стратегии для создания товаров для дома, таких как моющие средства, и разработки экологически безопасных способов производства фармацевтических препаратов, топлива и других промышленных товаров. (Обычные процессы химического производства могут потребовать токсичных химикатов; напротив, направленные эволюционные стратегии используют живые организмы для создания молекул и обычно избегают химии, которая может оказаться вредной для жизни.)

Арнольд и ее команда — химик-синтетик Дженнифер Кан, биоинженер Рассел Льюис и химик Кай Чен — сосредоточились на ферментах, белках, которые катализируют или ускоряют химические реакции. Их целью было создание ферментов, способных генерировать кремнийорганические соединения.

«Моя лаборатория использует эволюцию для создания новых ферментов», — сказал Арнольд. «Никто на самом деле не знает, как их проектировать — они чрезвычайно сложны. Но мы учимся использовать эволюцию для создания новых, как это делает природа.»

Сначала исследователи начали с ферментов, которые, как они подозревали, могут в принципе химически воздействовать на кремний. Затем они более или менее случайным образом мутировали схемы ДНК этих белков и проверили полученные ферменты на предмет желаемого свойства. ферменты, которые работали лучше всего, были снова мутированы, и процесс повторялся до тех пор, пока ученые не достигли желаемых результатов.

Арнольд и ее коллеги начали с ферментов, известных как гемовые белки, которые все содержат железо в своем сердце и способны катализировать широкий спектр разнообразие реакций.Наиболее широко признанным гемовым белком является гемоглобин, красный пигмент, который помогает крови переносить кислород.

После тестирования различных гемовых белков ученые сконцентрировались на одном из Rhodothermus marinus , бактерии из горячих источников в Исландии. Рассматриваемый гем-белок, известный как цитохром с, обычно передает электроны другим белкам микроба, но Арнольд и ее коллеги обнаружили, что он также может генерировать низкие уровни кремнийорганических соединений.

Проанализировав структуру цитохрома с, исследователи заподозрили, что всего несколько мутаций могут значительно усилить каталитическую активность фермента. Действительно, только трех раундов мутаций было достаточно, чтобы превратить этот белок в катализатор, способный генерировать углерод-кремниевые связи более чем в 15 раз более эффективно, чем лучшие синтетические методы, доступные в настоящее время. По словам Арнольда, мутантный фермент может генерировать не менее 20 различных кремнийорганических соединений, 19 из которых были новыми для науки. Остается неизвестным, какие приложения люди смогут найти для этих новых соединений.

«Самым большим сюрпризом этой работы является то, насколько легко было получить новые функции из биологии, новые функции, которые, возможно, никогда не использовались в естественном мире, но которые все еще полезны для людей», — сказал Арнольд.«Биологический мир, кажется, всегда готов к инновациям».

Связано: Лучшие места для поиска инопланетной жизни в нашей Солнечной системе

Помимо демонстрации того, что мутантный фермент может сам генерировать кремнийорганические соединения в пробирке, ученые также показали, что бактерии E. coli , генетически модифицированные для производства мутантного фермента внутри себя, также могут создавать кремнийорганические соединения. Этот результат повышает вероятность того, что микробы где-то могли естественным образом развить способность создавать эти молекулы.

«Во вселенной возможностей, которые существуют для жизни, мы показали, что для жизни, какой мы ее знаем, очень легко включить кремний в органические молекулы», — сказал Арнольд. «И как только вы сможете сделать это где-нибудь во вселенной, это, вероятно, будет сделано».

Остается открытым вопрос, почему жизнь на Земле основана на углероде, когда кремний более распространен в земной коре. Предыдущие исследования показывают, что по сравнению с углеродом, кремний может образовывать химические связи с меньшим количеством атомов, и он часто образует менее сложные виды молекулярных структур с атомами, с которыми он может взаимодействовать.Давая жизни возможность создавать кремнийорганические соединения, будущие исследования могут проверить, почему жизнь здесь или где-то еще могла развиться, а могла и не развиться, чтобы включить кремний в биологические молекулы.

«Во вселенной возможностей, которые существуют для жизни, мы показали, что для жизни в том виде, в котором мы ее знаем, очень легко включить кремний в органические молекулы. И если вы сможете сделать это где-нибудь во Вселенной, это, вероятно, делается.»

Помимо астробиологических последствий, исследователи отметили, что их работа предполагает, что биологические процессы могут генерировать кремнийорганические соединения более экологически чистыми и потенциально гораздо менее дорогостоящими способами, чем существующие методы синтеза этих молекул.Например, современные методы создания кремнийорганических соединений часто требуют драгоценных металлов и токсичных растворителей.

Мутантный фермент также производит меньше нежелательных побочных продуктов. Напротив, существующие методы обычно требуют дополнительных шагов для удаления нежелательных побочных продуктов, что увеличивает стоимость производства этих молекул.

«Прямо сейчас я разговариваю с несколькими химическими компаниями о потенциальных приложениях для нашей работы», — сказал Арнольд. «Эти соединения сложно получить синтетически, поэтому чистый биологический путь производства этих соединений очень привлекателен.«

В ходе будущих исследований можно будет изучить, какие преимущества и недостатки способность создавать кремнийорганические соединения может иметь для организмов». Предоставляя такую ​​возможность организму, мы могли бы увидеть, есть ли причина, по которой мы не делаем этого. «Я могу наткнуться на это в естественном мире», — сказал Арнольд. Журнал Astrobiology Magazine, веб-издание, спонсируемое программой астробиологии НАСА.Подпишитесь на Space.com @Spacedotcom, Facebook и Google+. Сюжет размещен на Space.com.

Следите за новостями NBC MACH в Twitter, Facebook и Instagram.

Оживление кремния | www.caltech.edu

Новое исследование — первое, показывающее, что живые организмы можно убедить образовать кремний-углеродные связи — что раньше делали только химики. Ученые из Калифорнийского технологического института «вывели» бактериальный белок, чтобы иметь возможность создавать искусственные связи, и это открытие находит применение в нескольких отраслях промышленности.

Молекулы с кремний-углеродными или кремнийорганическими соединениями обнаруживаются в фармацевтических препаратах, а также во многих других продуктах, включая сельскохозяйственные химикаты, краски, полупроводники, экраны компьютеров и телевизоров. В настоящее время эти продукты производятся синтетическим путем, поскольку связи кремний-углерод не встречаются в природе.

Новое исследование, недавно получившее гран-при премии Caltech Dow Sustainability Innovation Student Challenge Award (SISCA), демонстрирует, что вместо этого можно использовать биологию для производства этих облигаций более экологически чистыми и потенциально гораздо менее дорогостоящими способами.

«Мы решили заставить природу делать то, что могут делать только химики, — только лучше», — говорит Фрэнсис Арнольд, профессор химической инженерии, биоинженерии и биохимии Калифорнийского технологического института и Барбара Дикинсон, а также главный исследователь нового исследования, опубликованного в ноябре. 24 номер журнала Science .

Исследование также является первым, показывающим, что природа может адаптироваться, чтобы включить кремний в молекулы на основе углерода, строительные блоки жизни. Ученые давно задаются вопросом, могла ли жизнь на Земле возникнуть на основе кремния, а не углерода.Авторы научной фантастики также представляли себе инопланетные миры с жизнью на основе кремния, такие как неровные существа Орта, изображенные в эпизоде ​​сериала Star Trek 1960-х годов. Углерод и кремний химически очень похожи. Оба они могут образовывать связи с четырьмя атомами одновременно, что делает их хорошо подходящими для образования длинных цепочек молекул, встречающихся в жизни, таких как белки и ДНК.

«Известно, что ни один живой организм не соединяет кремний-углеродные связи вместе, хотя кремния так много вокруг нас, в скалах и на всем пляже», — говорит Дженнифер Кан, научный сотрудник лаборатории Арнольда и ведущий автор книги. новое исследование.Кремний — второй по распространенности элемент в земной коре.

Исследователи использовали метод, называемый направленной эволюцией, впервые предложенный Арнольдом в начале 1990-х годов, при котором новые и лучшие ферменты создаются в лабораториях путем искусственного отбора, подобно тому, как селекционеры модифицируют кукурузу, коров или кошек. Ферменты — это класс белков, которые катализируют или облегчают химические реакции. Направленный процесс эволюции начинается с фермента, который ученые хотят улучшить. ДНК, кодирующая фермент, видоизменяется более или менее случайным образом, и полученные ферменты проверяются на желаемый признак.Затем наиболее эффективный фермент снова мутируется, и процесс повторяется до тех пор, пока не будет создан фермент, который работает намного лучше оригинала.

«Направленная эволюция» в течение многих лет использовалась для производства ферментов для бытовых товаров, таких как моющие средства; и для «зеленых» устойчивых путей производства фармацевтических препаратов, сельскохозяйственных химикатов и топлива.

В новом исследовании цель заключалась не только в улучшении биологической функции фермента, но и в том, чтобы убедить его сделать то, чего он раньше не делал.Первым шагом исследователей был поиск подходящего кандидата — фермента, обладающего потенциалом образования кремний-углеродных связей.

«Это как разведение скаковой лошади», — говорит Арнольд, который также является директором Центра биоинженерии Донны и Бенджамина М. Розен в Калифорнийском технологическом институте. «Хороший заводчик признает врожденную способность лошади стать гонщиком и должен проявлять это в следующих поколениях. Мы просто делаем это с помощью белков».

Идеальным кандидатом оказался белок из бактерии, которая растет в горячих источниках в Исландии.Этот белок, называемый цитохромом c , обычно передает электроны другим белкам, но исследователи обнаружили, что он также действует как фермент, создавая связи кремний-углерод на низких уровнях. Затем ученые мутировали ДНК, кодирующую этот белок, в области, которая определяет железосодержащую часть белка, которая, как считается, отвечает за его активность по формированию связи кремний-углерод. Затем они проверили эти мутантные ферменты на их способность создавать кремнийорганические соединения лучше, чем оригинал.

Всего за три раунда они создали фермент, который может избирательно создавать связи кремний-углерод в 15 раз более эффективно, чем лучший катализатор, изобретенный химиками. Кроме того, фермент очень селективен, что означает, что он производит меньше нежелательных побочных продуктов, которые необходимо химически отделить.

«Этот катализатор на основе железа, генетически закодированный, нетоксичен, дешевле и его легче модифицировать по сравнению с другими катализаторами, используемыми в химическом синтезе, — говорит Кан. — Новую реакцию также можно проводить при комнатной температуре и в воде.»

В синтетическом процессе создания кремний-углеродных связей часто используются драгоценные металлы и токсичные растворители, и требуется дополнительная обработка для удаления нежелательных побочных продуктов, что увеличивает стоимость производства этих соединений.