Zitat im Nature News Blog
Pünktlich zum WM-Finale ist es Forschern gelungen, die ersten „Buckyballs“ komplett aus Boratomen zu bauen. Im Gegensatz zu echten Buckyballs auf Kohlenstoffbasis sind die Bormoleküle nicht genau wie Fußbälle geformt. Aber diese neuartige Form von Bor könnte zu neuen Nanomaterialien führen und könnte Anwendungen in der Wasserstoffspeicherung finden.
Robert Curl, Harold Kroto und Richard Smalley fanden die erste buckyball — oder buckminsterfullerene — in 1985. Der hohle Käfig aus 60 Kohlenstoffatomen, die wie ein Fußball in Fünfecken und Sechsecken angeordnet sind, erhielt seinen Namen vom US-amerikanischen Architekten und Ingenieur Richard Buckminster Fuller, der bei der Gestaltung seiner Kuppeln die gleichen Formen verwendete. Die Entdeckung öffnete die Schleusen für die Schaffung von mehr Kohlenstoffstrukturen mit beeindruckenden Eigenschaften, wie Kohlenstoff-Nanoröhren und das einatomige Graphen. Seitdem haben Materialwissenschaftler auch nach Buckyball-ähnlichen Strukturen aus anderen Elementen gesucht.Im Jahr 2007 theoretisierte Boris Yakobson, Materialwissenschaftler an der Rice University in Houston, Texas, dass ein Käfig aus 80 Boratomen stabil sein sollte. Eine andere Studie, die erst letzte Woche veröffentlicht wurde, sagt eine stabile Struktur mit 36 Boratomen voraus.Ein Team unter der Leitung von Lai-Sheng Wang, einem Chemiker an der Brown University in Providence, Rhode Island, hat heute in Nature Chemistry als erstes ein solches Tier gesehen — obwohl sich seine Struktur geringfügig von der vorhergesagten unterscheidet. Die Forscher nennen ihr 40-Atom-Molekül Borospherene. Es ist in Sechsecken, Siebenecken und Dreiecken angeordnet.“Wir haben die Möglichkeit von B80-Fulleren vorhergesagt, und jetzt, sieben Jahre später, ist es bemerkenswert, experimentelle Beweise zu sehen“, sagt Yakobson. „Zumal es nicht das ist, was eine der theoretischen Berechnungen vorhergesagt hat.“Wangs Team fand die Struktur auf der Suche nach Analoga von Graphen aus Bor. Sie fanden heraus, dass Cluster von 40 Boratomen ungewöhnlich stabil zu sein schienen, aber sie wussten nicht, welche Form diese Cluster annahmen. Weitere Berechnungen und Experimente ergaben, dass sie zwei stabile Strukturen hergestellt hatten — eine ein fast flaches Molekül, die andere eine hohle, kugelartige Struktur aus mosaikartigen Formen, ähnlich dem Kohlenstoff-Buckyball.
Die Borosphenkugeln haben nicht nur eine weniger elegante Form, sondern bilden auch eine andere Art von innerer Bindung als ihre Kohlenstoffgegenstücke. Dies macht es schwierig, sie als isolierte Bausteine zu verwenden, da sie dazu neigen, miteinander zu interagieren, aber diese Reaktivität kann Bor Buckyballs gut für die Verbindung in Ketten machen. Es macht die Kugeln auch in der Lage, sich mit Wasserstoff zu verbinden, was sie laut dem Team für die Wasserstoffspeicherung nützlich machen könnte.
Bor ist nicht das erste Element nach Kohlenstoff, das buckyballed wird, aber das Ergebnis kann das nächste Analogon zur Kohlenstoffsorte sein. Wissenschaftler haben Buckyball-ähnliche Strukturen aus Verbindungen auf Uran- und Siliziumbasis, mehrwandigen Bornitrid- und Molybdändisulfid-Strukturen und kleineren Einzelelementkäfigen aus Gold, Zinn und Blei gebildet. Aber nur Bor scheint mit dem großen Hohlkäfig und der Symmetrie des ursprünglichen Kohlenstoff-Buckyballs übereinzustimmen, sagt Yakobson.
Dieser Artikel wurde mit Genehmigung reproduziert und erstmals am 13.Juli 2014 veröffentlicht.