Een van de uitdagingen bij het maken van nieuwe elektronische apparaten is de chemie die nodig is om de lagen te assembleren waaruit het apparaat bestaat. In dit onderzoek, een nieuwe synthetische chemische benadering produceert ultrakleine materialen die lijken op een fragment van het halfgeleidersilicium. Het proces maakt gebruik van een nauwkeurig gedefinieerd patroon van reactieve sites, of chemische "haken". De haken controleren de structuur als het materiaal, een polymeer, groeit. Het kunnen maken van kleine stukjes siliciumachtige materialen kan het gemakkelijker maken om elektronische ontwerperschakelingen te maken met eigenschappen die zijn afgestemd op specifieke toepassingen.

Silicium is een halfgeleider. Het is essentieel voor het definiëren van moderne technologieën zoals computerchips en zonnecellen. Toegang tot nieuwe vormen van deze halfgeleider kan leiden tot nieuwe materiaaleigenschappen. Dit onderzoek biedt een synthetisch chemische route naar nieuwe vormen van siliciumachtige materialen. De resulterende materialen kunnen zonnecellen en computers veranderen.

Rationele synthese is de strategische keuze van een opeenvolging van chemische reacties die leiden tot een gewenst chemisch doelwit. De toepassing van rationele synthese leidt tot het creëren van innovatieve en goed gedefinieerde materialen die niet toegankelijk zijn voor traditionele productiemethoden, zoals snijden, machinaal bewerken en polijsten. Echter, het kleine aantal synthetische methoden waarover chemici beschikken om silicium te maken, heeft de rol van rationele synthese bij de ontwikkeling van nieuwe vormen van deze essentiële halfgeleider die in vrijwel alle moderne elektronica wordt aangetroffen, beperkt. Onderzoekers van de Johns Hopkins University gingen deze uitdaging aan door nieuwe benaderingen te ontwikkelen voor het maken van moleculen met cyclische siliciumstructuren, evenals nieuwe methoden om ze om te zetten in bulkmateriaalvormen zoals dunne films of vezels. Chemici van de Johns Hopkins University synthetiseerden een nieuwe klasse polymeren die ze poly(cyclosilaan) noemden.

De nieuwe klasse polymeren bevat herhalende bouwstenen (monomeren) die lijken op een deel van de interne structuur van elementair silicium. Het cyclosilaanmonomeer bevat een nauwkeurig gedefinieerd patroon van reactieve plaatsen, of chemische "haken, " die de bouwsteenmonomeren dwingen om op slechts één manier te assembleren. Poly(cyclosilaan) vertoont veelbelovende optische eigenschappen en kan worden geïntegreerd met andere elektronisch actieve materialen om nieuwe functionele materialen te bereiden. Dergelijke materialen kunnen in de toekomst bruikbaar zijn in toepassingen zoals in oplossing verwerkbare zonnecellen of andere elektronische apparaten.