Eine bisher unbekannte nanoporöse Kristallstruktur des elementaren Siliziums hat ein Team um Timothy Strobel von der Carnegie Institution of Washington hergestellt. Das Team arbeitet an Verfahren, bei hohem Druck neue Modifikationen des Elements für elektronische und optische Anwendungen herzustellen. Ausgangspunkt der bisher unbekannten Struktur ist die intermetallische Phase Na₄Si₂₄, die bei etwa 80 000 Bar Druck entsteht, aber auch bei Atmosphärendruck lange stabil bleibt. Da das Natrium in dieser Struktur in Form neutraler Atome in den Kanälen des Siliziumgitters lagert, entfernten es die Forscher durch einfaches Erhitzen. Nach acht Tagen war auch das letzte Natriumatom aus der Struktur verdampft. Das Besondere an Si₂₄ ist seine elektronische Struktur: Es besitzt eine so genannte quasi-direkte Bandlücke der Energiedifferenz von 1,3 Volt und ist damit für viele elektronische Anwendungen besser geeignet als alle bisher bekannten Formen des Siliziums.

Normales kristallines Silizium ist zwar ein Halbleiter, allerdings einer mit so genannter indirekter Bandlücke: Damit ein Elektron vom Valenzband ins Leitungsband wechselt und umgekehrt, reicht es nicht, ein Photon aufzunehmen oder abzugeben – zusätzlich muss es noch einen Schwingungszustand des Kristallgitters anregen, ein so genanntes Phonon. Wegen dieser Einschränkung ist kristallines Silizium für Leuchtdioden und Solarzellen ungeeignet, denn das Material interagiert viel langsamer mit Licht als Stoffe mit direkter Bandlücke, die einfach ein Photon absorbieren können. Das Si₂₄ hat diesen Nachteil nicht: Direkte und indirekte Bandlücke liegen energetisch so dicht beieinander, dass der Übergang keine Kristallschwingungen erfordert.