Bór v prostorové molekulární formě - borosferen

Architekt Buckminster Fuller ve 40. letech minulého století asi netušil, že díky jeho designovým experimentům s pravidelnými mnohostěny chemici v 80. letech pojmenují jeho jménem celou důležitou rodinu prostorových řetězovitých molekul uhlíku: fullereny. Jejich podskupinu tvoří tzv. "bucky-koule" (buckyballs), což jsou neuvěřitelně pevné molekuly, které mají zhruba tvar fotbalového míče. Nejznámější z nich je buckminsterfulleren (C60), který obsahuje 60 atomů uhlíků v pravidelné mřížce.

Již v roce 2007 odborníci nacházeli teoretické indicie, že by podobnou uzavřenou prostorovou strukturu mohly vytvářet i atomy bóru, avšak přímý důkaz zatím chyběl. Tehdy se hovořilo dokonce o prostorové molekule vytvořené z 80 atomů bóru (B80).

Výzkumníci z americké Brown University a z dvou dalších čínských univerzit však až letos pomocí kombinace experimentů a modelování na superpočítačích potvrdili výskyt symetrické prostorové molekuly, podobné klícce, která obsahuje jen 40 atomů bóru. Nazvali ji borosferen (borospherene). Zatímco uhlíkové “bucky-koule” mají na povrchu atomy uspořádané do pravidelných šestiúhelníků a pětiúhelníků, u borosferenu je tomu trochu jinak. Borosferen je oproti svému uhlíkovému protějšku mnohem méně kulově symetrický. Jeho povrch sestává především ze 48 trojúhelníků, v jejichž vrcholech leží atomy bóru. Tato základní struktura je však ještě doplněna o čtyři sedmistranné prstence a dvě šestičlenné “obruče”. Některé atomy jsou přitom od ostatních vychýleny více než ostatní. Dokonalá sférická symetrie se tedy u borosferenu nekoná.

Vědci nejdříve laserem vytvořili oblak par bóru, vzápětí v něm vlivem působeni mrazícího hélia vyvolali tlak na vytvoření uspořádaných a vázaných shluků atomů bóru. Mezi mnoha jinými druhy především otevřených shluků se vyskytl i jeden zavřený, s formou jakési klícky, a to byl právě hledaný pravidelný shluk B40 - borosferen. Pokud jde o jeho očekávané vlastnosti, vypadá to, že by mohl být například spolehlivým a stabilním médiem pro ukládání molekul vodíkového paliva.

Zdroje: Phys.Org, Nature chemistry, Wikipedia