Fullereny, klecovité alotropy uhlíku, byly objeveny už v 80. letech a poměrně výrazně změnily pohled chemiků na uhlík. Nyní se podařilo připravit analog fullerenu, ale tvořený borem.
Fullereny – molekuly tvořené pěti- a šestičlennými uhlíkovými cykly, které jsou uspořádány do kulového nebo elipsoidního tvaru.
Bor – polokovový prvek z 13. skupiny PSP. Vytváří sloučeniny převážně v oxidačním čísle +III.
Nedávno se podařilo připravit a charakterizovat molekulu B80, která je velmi podobná buckminsterfullerenu a je tvořená pouze atomy boru.
Bor s uhlíkem sousedí, ale výrazně se od něj odlišuje. Má tři valenční elektrony (uhlík má čtyři), takže zpravidla vytváří jen tři vazby. Z toho důvodu jsou struktury jeho sloučenin zpravidla komplikovanější a obtížněji předvídatelné.
Vědci připravili malé klastry bóru pomocí laserového odpařování terče z obohaceného 11B. Získané klastry byly analyzovány pomocí hmotnostní spektrometrie s analyzátorem doby letu (TOF-MS). Na základě hodnoty m/z iontů bylo teoreticky navrženo několik struktur, viz. obrázek dole.
Klíčovou roli v charakterizaci připraveného produktu sehrála fotoelektronová spektroskopie. Získaná spektra prokázala vznik klastru označeného jako Buckyball, grupa symetrie Ih. Molekula byla studována i pomocí výpočetních metod, ty ukázaly, že na základě rozdílu energií HOMO a LUMO orbitalů bude mít polovodivé vlastnosti.
Buckminster Fuller a fullereny
Označení buckminsterfulleren používané pro molekulu C60 vychází z její podobnosti s geodetickými kupolemi, které využíval americký architekt Richard Buckminster Fuller.
Ve skutečnosti je ale nově připravená molekula tomuto tvaru bližší než buckminsterfulleren.
Závěr
Objev molekuly B80 ukazuje, že i u dobře známých prvků mohou vznikat zcela nové a neočekávané struktury. Pokud se podaří tyto molekuly připravovat ve větším množství, mohly by se stát základem nových materiálů – například pro energetiku nebo elektroniku.
Literatura
- Boron buckminsterfullerene – původní publikace o přípravě a charakterizaci molekuly B80
- Nejkulatější molekula – článek o fullerenech v časopisu Vesmír