Najpierw borofen, teraz borosferen

Naukowcy z Brown University oraz chińskich uniwersytetów Shanxi i Tsinghua odkryli, że 40 połączonych ze sobą atomów boru tworzy strukturę „piłki futbolowej” podobnej do węglowych fullerenów. To pierwszy namacalny dowód na istnienie borowych struktur, które dotychczas postulowano jedynie teoretycznie.

To pierwszy przypadek zaobserwowania 'klatki' z boru. Dla mnie, jako chemika, odnalezienie nowych molekuł i struktur jest zawsze ekscytujące. Fakt, że bor może tworzyć takie struktury jest bardzo interesujący - mówi profesor Lai-Sheng Wang z Brown University, który stał na czele grupy badawczej.

Uczeni nazwali swoją molekułę borosferenem.

W 1985 roku nauka odkryła fullereny. Najpierw w formie „piłek futbolowych”, które składały się z 60 atomów węgla. Później odkryto inne struktury, takie jak węglowe nanorurki. Uczeni szybko zaczęli zastanawiać się, czy inne pierwiastki też tworzą podobne struktury. Wzięli na warsztat bor, który jest sąsiadem węgla na tablicy okresowej pierwiastków. Jednak, jako że atom boru ma o jeden elektron mniej, z boru nie można było uformować 60-atomowej struktury o kształcie piłki. Z obliczeń wynikało, że taka struktura się zapadnie.

Profesor Wang i jego koledzy od lat badają właściwości boru. Przed kilkoma miesiącami opublikowali artykuł, w którym wykazali, że z 36 atomów boru można stworzyć jednowymiarową strukturę podobną do grafenu. O borofenie pisaliśmy w styczniu bieżącego roku. Przy okazji odkryli, że struktura składająca się z 40 atomów boru jest niezwykle stabilna w porównaniu do innych struktur tego pierwiastka. Uczeni przeprowadzili więc na superkomputerze symulacje 100 000 różnych kombinacji połączeń 40 atomów boru i obliczyli energię wiązań elektronowych dla każdej z nich. Następnie zajęli się eksperymentami w laboratorium. Zmierzyli energię wiązań i dowiedzieli się, że z 40 atomów boru można stworzyć dwie struktury o różnej sile wiązań. Eksperymenty potwierdziły to, co uczeni wiedzieli wcześniej z symulacji.

Jedna z tych struktur to wspomniana już „piłka futbolowa”. Nie jest ona jednak identyczna jak ta, którą tworzy 60 atomów węgla. Nie składa się z serii pięcio- i sześcioatomowych pierścieni ale z 48 trójkątów, czterech pierścieni o siedmiu ścianach i dwóch pierścieni o sześciu ścianach. Całość mniej przypomina sferę niż stuktura węglowa.

Odkrywcy borowej „klatki” mówią, że jest jeszcze zbyt wcześnie, by rozstrzygnąć o jej praktycznych zastosowaniach. Być może uda się wykorzystać borosfereny do przechowywania wodoru, gdyż w borze występuje niedobór jednego elektronu, zatem całość powinna dobrze łączyć się z wodorem.

borosferen bor fulleren