Díky nálezu „buckyball“ bóru se nanotechnologie vyvíjí

Buckyball

Když byly poprvé v roce 1985 objeveny uhlíkové bugoly, molekulární struktury ve tvaru fotbalu, začalo se to v podstatě tehdy s technologickou revolucí. Nyní vědci objevili nový druh buckyballu vyrobeného z prvku bór, který by mohl vést k zcela nové řadě užitečných nanomateriálů, zprávy Brown University News.

Klasické uhlíkové buckyballs jsou vyrobeny ze 60 atomů uhlíku, které jsou všechny uspořádány v pentagonech a hexagonech tak, aby vytvořily dutou kulovitou strukturu, která funguje jako molekulární klec. Nově objevené bórovité buckybaly jsou ve srovnání tvořeny 40 atomy boru. Výsledná struktura, která se skládá ze 48 trojúhelníků, čtyř sedmi oboustranných prstenců a dvou šestičlenných prstenců, není tak plynule kulovitá jako její protějšek z uhlíku, ale stále tvoří stabilní molekulární „klec“ stejně.

"Toto je poprvé, kdy byla experimentálně pozorována klec s bórem," řekl Lai-Sheng Wang, profesor Brown University, který vedl tým, který objev objevil. "Jako chemik je hledání nových molekul a struktur vždy vzrušující. Skutečnost, že bór má schopnost formovat tento druh struktury, je velmi zajímavá."

Wang a jeho tým byli také zodpovědní za dřívější objev shluků 36 atomů boru, které tvoří disky s jedním atomem, další důležitou nanostrukturu, která by mohla být potenciálně spojena do podoby analogu grafenu, nazývaného borofen. Ve skutečnosti to byl tento dřívější výzkum, který vedl k podezření, že 40-atomové shluky boru mohou být také něčím zvláštním, protože byly neobvykle stabilní ve srovnání s jinými nanostrukturami bóru.

K identifikaci přesné struktury těchto 40-atomových shluků Wang a jeho tým vyžadovali pomoc od vysoce výkonných superpočítačů, které by mohly modelovat potenciální formace shluků borů. Původně bylo identifikováno přes 10 000 možných uspořádání. Počítačové simulace také spojovaly každé uspořádání s jeho odhadovanou energií vázání elektronů – mírou toho, jak pevně molekula drží své elektrony.

Tým poté změřil energii vazby elektronů 40-atomových klastrů vytvořených v laboratoři a přizpůsobil je proti příslušnému uspořádání identifikovanému superpočítačovými simulacemi. Laboratorní výsledky byly v souladu se dvěma možnými strukturami – semi-flat molekula a, jistě, buckyball-like sférická klec.

Jedno potenciální využití pro bór buckyballs, které se nazývají "borospheren," může být jako skladování vodíku, protože nedostatek elektronů boru může být ideální pro vazbu s vodíkem. Malé bórové klece lze použít k ochraně a uložení ještě menších atomů vodíku.

"Pro nás, abychom byli první, kdo to pozoroval, je to docela velká věc," řekl Wang. "Pokud se ukáže, že je užitečné, bylo by to skvělé, ale zatím to nevíme. Doufejme, že toto počáteční zjištění povzbudí další zájem o shluky borů a nové nápady, jak je syntetizovat ve velkém množství."

CS.AskMeProject