Ομάδα της οποίας ηγήθηκαν ο Τόμας Σίελ και ο Τίμοθι Στρόμπελ του Carnegie Science ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο σύνθεσης μιας πρωτοποριακής κρυσταλλικής μορφής πυριτίου με εξαγωνική δομή, η οποία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ηλεκτρονικών συσκευών και συσκευών ενέργειας νέας γενιάς,, με πρωτοποριακής δυνατότητες. Η σχετική δουλειά δημοσιεύτηκε στο Physical Review Letters.
To πυρίστιο παίζει έναν πολύ μεγάλο ρόλο στην ανθρώπινη ζωή: Είναι το δεύτερο πιο άφθονο στοιχείο στον φλοιό της Γης, και όταν αναμειγνύεται με άλλα στοιχεία είναι απαραίτητο για πολλά προγράμματα υποδομών και κατασκευών. Επίσης, είναι κρίσιμης σημασίας για τους υπολογιστές (δεν είναι τυχαία η ονομασία της…Σίλικον Βάλεϊ).
Όπως όλα τα στοιχεία, το πυρίτιο μπορεί να πάρει διαφορετικές κρυσταλλικές μορφές, τα αποκαλούμενα αλλότροπα, με τον ίδιο τρόπο που ο μαλακός γραφίτης και το πολύ σκληρό διαμάντι είναι και τα δύο μορφές του άνθρακα. Η μορφή του πυριτίου που συναντάται πιο συχνά σε ηλεκτρονικές συσκευές έχει την ίδια δομή με το διαμάντι. Αν και πανταχού παρούσα, αυτή η μορφή του άνθρακα δεν είναι πλήρως βελτιστοποιημένη για εφαρμογές επόμενης γενιάς, μεταξύ των οποίων ημιαγωγοί υψηλών επιδόσεων και κάποιες φωτοβολταϊκές συσκευές.
Αν και πολλά διαφορετικά αλλότροπα πυριτίου με βελτιωμένες φυσικές ιδιότητες είναι θεωρητικά πιθανά, ελάχιστα υπάρχουν στην πράξη δεδομένης της έλλειψης γνωστών συνθετικών οδών που να είναι προσβάσιμες αυτή τη στιγμή.
Το εργαστήριο του Στρόμπελ είχε στο παρελθόν αναπτύξει μια επαναστατική νέα μορφή πυριτίου, ονόματι Si24, που έχει ένα ανοικτό πλαίσιο το οποίο αποτελείται από μια σειρά μονοδιάστατων καναλιών. Σε αυτή τη νέα δουλειά, ο Σίελ και ο Στρόμπελ ηγήθηκαν μιας ομάδας που χρησιμοποίησε το Si24 ως σημείο έναρξης σε μια οδό σύνθεσης πολλαπλών σταδίων η οποία είχε ως αποτέλεσμα κρυστάλλους σε μια μορφή γνωστή ως 4Η-πυρίτιο, που έχει πάρει το όνομά της από τα τέσσερα επαναλαμβανόμενα στρώματα σε εξαγωνική δομή.
Εξαγωνικές μορφές πυριτίου είχαν δημιουργηθεί και στο παρελθόν, μα μόνο μέσω της εναπόθεσης λεπτών ταινιών ή ως νανοκρυστάλλων που συνυπάρχουν με υλικό σε άτακτη διαρρύθμιση. Η οδός αυτή (Si24) έχει ως αποτέλεσμα τους πρώτους υψηλής ποιότητας, ογκώδεις κρυστάλλους που αποτελούν βάση μελλοντικών ερευνητικών δραστηριοτήτων.
