Publicado originalmente en el blog de noticias de la Naturaleza
Justo a tiempo para la final de la Copa del Mundo, los investigadores han logrado construir las primeras «buckyballs» hechas completamente de átomos de boro. A diferencia de las verdaderas bolas de carbono, las moléculas de boro no tienen la forma exacta de las pelotas de fútbol. Pero esta nueva forma de boro podría dar lugar a nuevos nanomateriales y podría encontrar usos en el almacenamiento de hidrógeno.
Robert Curl, Harold Kroto y Richard Smalley encontraron el primer buckyball — o buckminsterfullerene-en 1985. La jaula hueca, hecha de 60 átomos de carbono dispuestos en pentágonos y hexágonos como una pelota de fútbol, recibió su nombre del arquitecto e ingeniero estadounidense Richard Buckminster Fuller, que usó las mismas formas en el diseño de sus cúpulas. El descubrimiento abrió las puertas de inundación para crear más estructuras de carbono con cualidades impresionantes, como los nanotubos de carbono y el grafeno de un solo átomo de espesor. Desde entonces, los científicos de materiales también han buscado estructuras similares a buckyball hechas de otros elementos.
En 2007, Boris Yakobson, un científico de materiales de la Universidad Rice en Houston, Texas, teorizó que una jaula hecha de 80 átomos de boro debería ser estable. Otro estudio publicado la semana pasada predice una estructura estable con 36 átomos de boro.
Publicando hoy en Nature Chemistry, un equipo dirigido por Lai-Sheng Wang, un químico de la Universidad Brown en Providence, Rhode Island, se ha convertido en el primero en ver tal bestia, aunque su estructura es ligeramente diferente de la predicha. Los investigadores llaman a su molécula de 40 átomos borosfereno. Está dispuesto en hexágonos, heptágonos y triángulos.
«Predijimos la posibilidad de fullereno B80, y ahora, siete años después, es notable ver evidencia experimental», dice Yakobson. «Especialmente porque no es lo que ninguno de los cálculos teóricos predijo.»
El equipo de Wang encontró la estructura mientras buscaba análogos de grafeno hechos de boro. Encontraron que los cúmulos de 40 átomos de boro parecían ser inusualmente estables, pero no sabían qué forma estaban tomando estos cúmulos. Otros cálculos y experimentos revelaron que habían hecho dos estructuras estables, una una molécula casi plana, la otra una estructura hueca en forma de bola hecha de formas teseladas, similar a la bola de carbono.
Además de tener una forma menos elegante, las bolas de borosfeno forman un tipo diferente de enlace interno de sus contrapartes de carbono. Esto hace que sean difíciles de usar como bloques de construcción aislados, ya que tienen una tendencia a interactuar entre sí, pero esta reactividad puede hacer que las bolas de boro sean buenas para conectarse en cadenas. También hace que las bolas sean capaces de unirse con hidrógeno, lo que, según el equipo, podría hacerlas útiles en el almacenamiento de hidrógeno.
El boro no es el primer elemento, después del carbono, en obtener el buckyballed, pero el resultado puede ser el análogo más cercano a la variedad de carbono. Los científicos han formado estructuras tipo bucyball a partir de compuestos a base de uranio y silicio, nitruro de boro de paredes múltiples y estructuras de disulfuro de molibdeno y jaulas más pequeñas de un solo elemento de oro, estaño y plomo. Pero solo el boro parece coincidir con la gran jaula hueca y la simetría de la bola de carbón original, dice Yakobson.
Este artículo se reproduce con permiso y se publicó por primera vez el 13 de julio de 2014.