Originally posted on the Nature news blog
Giusto in tempo per la finale della Coppa del Mondo, i ricercatori sono riusciti a costruire le prime “buckyballs” fatte interamente da atomi di boro. A differenza dei veri buckyballs a base di carbonio, le molecole di boro non hanno la forma esattamente come i palloni da calcio. Ma questa nuova forma di boro potrebbe portare a nuovi nanomateriali e potrebbe trovare usi nello stoccaggio dell’idrogeno.
Robert Curl, Harold Kroto e Richard Smalley trovato il primo buckyball — o buckminsterfullerene — in 1985. La gabbia cava, composta da 60 atomi di carbonio disposti in pentagoni ed esagoni come un pallone da calcio, ha preso il nome dall’architetto e ingegnere statunitense Richard Buckminster Fuller, che ha usato le stesse forme nella progettazione delle sue cupole. La scoperta ha aperto le porte di inondazione per la creazione di strutture più carbonio con qualità impressionanti, come i nanotubi di carbonio e il grafene singolo atomo di spessore. Da allora, gli scienziati dei materiali hanno anche cercato strutture simili a buckyball fatte di altri elementi.
Nel 2007, Boris Yakobson, uno scienziato materiale presso la Rice University di Houston, Texas, teorizzato che una gabbia fatta di 80 atomi di boro dovrebbe essere stabile. Un altro studio pubblicato proprio la scorsa settimana prevede una struttura stabile con 36 atomi di boro.
Pubblicando oggi su Nature Chemistry, un team guidato da Lai-Sheng Wang, un chimico della Brown University di Providence, Rhode Island, è diventato il primo a vedere una tale bestia — anche se la sua struttura è leggermente diversa da quella prevista. I ricercatori chiamano la loro molecola a 40 atomi di borosferene. È disposto in esagoni, eptagoni e triangoli.
” Abbiamo previsto la possibilità di B80 fullerene, e ora, sette anni dopo, è notevole vedere prove sperimentali”, afferma Yakobson. “Tanto più che non è quello che uno qualsiasi dei calcoli teorici previsto.”
Il team di Wang ha trovato la struttura mentre cercava analoghi del grafene fatto di boro. Hanno scoperto che i cluster di 40 atomi di boro sembravano essere insolitamente stabili, ma non sapevano quale forma stavano prendendo questi cluster. Ulteriori calcoli ed esperimenti hanno rivelato che avevano fatto due strutture stabili — uno una molecola quasi piatta, l’altro una struttura cava, a forma di palla fatta di forme tesselate, simile al buckyball di carbonio.
Oltre ad avere una forma meno elegante, le sfere di borosfene formano un tipo diverso di legame interno dalle loro controparti di carbonio. Questo li rende difficili da usare come blocchi isolati in quanto hanno la tendenza a interagire tra loro, ma questa reattività può rendere boro buckyballs buono per il collegamento in catene. Rende anche le palle in grado di legame con l’idrogeno, che il team dice potrebbe renderli utili nello stoccaggio di idrogeno.
Il boro non è il primo elemento dopo il carbonio a ottenere buckyballed, ma il risultato potrebbe essere l’analogo più vicino alla varietà di carbonio. Gli scienziati hanno formato strutture buckyball-like di composti a base di uranio e silicio, strutture di nitruro di boro a parete mutli e disolfuro di molibdeno e più piccole gabbie singolo elemento di oro, stagno e piombo. Ma solo il boro sembra corrispondere alla grande gabbia cava e alla simmetria del buckyball in carbonio originale, dice Yakobson.
Questo articolo è riprodotto con il permesso ed è stato pubblicato per la prima volta il 13 luglio 2014.