Fullereny z boru

Okazuje się, że węgiel nie jest jednym pierwiastkiem, który może tworzyć fullereny - struktury złożone z ok. 70 atomów, przypominające piłki.

W 1985 roku Robert Curl, Harold Kroto i Richard Smalley odkryli koleją, po graficie i diamencie, odmianę alotropową węgla (Nagroda Nobla w 1996 roku). Struktury te, zbudowane standardowo z 60 lub 70 atomów, mają postać piłki futbolowej, przy czym atomy węgla umieszczone są na styku „łatek” tej „piłki” wielkości około 3 nanometrów. Na cześć amerykańskiego architekta Richarda Buckminstera Fullera, projektanta budowli z dachami złożonymi z pięcio- i sześcioboków, nazwano ja fullerenami. Nie znalazły one jak na razie praktycznego zastosowania  (może z wyjątkiem medycyny - fullereny wyłapują szkodliwe wolne rodniki). Większą karierę zrobiły ich bliźniaczki – nanorurki węglowe, znajdujące zastosowanie m. in. w elektronice jako materiały zastępcze dla klasycznych przewodników i półprzewodników.

Okazuje się, że węgiel nie jest jednym pierwiastkiem, który może tworzyć takie struktury. Pismo "Physical Review Letters" poinformowało ostatnio o wynikach badań naukowców z Rice University (Boris Yakobson, Nevill Gonzalez Szwacki i Arta Sadrzadeh), którzy na drodze symulacji komputerowych odkryli, że również atomy boru (mającego o jeden mniejszą od węgla liczbą atomową) mogą układać się w stabilne „nanopiłki”. Fullereny takie składać by się miały z 80 atomów, a jedyną różnicą jest jeszcze jeden atom w środku każdej sześciokątnej „łatki”. Ułożenie takie jest nawet bardziej podobne do kopuł pana Fullera – cała konstrukcja posiada dodatkowe „wzmocnienie” oparte właśnie o te atomy. Dla porównania, klasyczne węglowe fullereny mają powierzchnie podobne bardziej do plastrów miodu.

Zaznaczyć trzeba, że są to na razie struktury otrzymane wyłącznie komputerowo. Istnieje jednak możliwość (prowadzone są już takie badania) otrzymania borowych „piłeczek” w laboratorium.  Jak na razie nie wiadomo, jakie mogłyby być zastosowania takiego materiału. Biorąc jednak pod uwagę możliwość wytworzenia fullerenów także z pierwiastków innych niż węgiel i bor, a także, jak to było w przypadku węgla, otrzymania  nanorurek, bardzo możliwe, że już niedługo pojawią się nowe nanostruktury. Współczesna elektronika potrzebuje nowych materiałów, przykładem mogą być chociażby diody półprzewodnikowe zbudowane na materiałach organicznych (tzw. OLED-y) oraz próby stworzenia tranzystorów opartych o włókna węglowe. Czy już za jakiś czasu układy elektroniczne mogą być produkowane w oparciu o inne materiały niż krzem i german? Możliwe, że odpowiedź dostaniemy już wkrótce.

Marcin Perzanowski