中國儲能網(wǎng)訊：就在如火如荼的巴西世界杯落幕之際，科學(xué)家也成功打造出世界上第一顆全部由硼原子構(gòu)成的“巴基球”（又名富勒烯、足球烯）。與碳基材料的巴基球不同，硼分子最終并沒有被塑造成標準的足球形狀。但這個由硼構(gòu)成的新形態(tài)有望帶來新的納米材料，并可能在儲氫中發(fā)揮巨大作用。
Robert Curl、Harold Kroto和Richard Smalley于1985年發(fā)現(xiàn)了第一個巴基球。這一由60個碳原子構(gòu)成的中空籠子像一顆足球般布滿了五邊形和六邊形，而它的名字則源自美國建筑師和工程師Richard Buckminster Fuller——此人用類似的圖形設(shè)計了自己的拱形建筑。這一發(fā)現(xiàn)就像打開了防洪閘，從而激發(fā)科學(xué)家創(chuàng)建出更多具有令人印象深刻的品質(zhì)的碳結(jié)構(gòu)，例如碳納米管和單個原子厚度的石墨烯。從那時開始，材料科學(xué)家也在探索由其他元素構(gòu)成的與巴基球類似的結(jié)構(gòu)。
2007年，美國萊斯大學(xué)材料科學(xué)家Boris Yakobson從理論上提出，由80個硼原子構(gòu)成的“籠子”應(yīng)該很穩(wěn)定。而在這之后1個星期發(fā)表的另一項研究則預(yù)測了一個由36個硼原子構(gòu)成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
由羅得島州普羅維登斯市布朗大學(xué)化學(xué)家Lai-Sheng Wang率領(lǐng)的研究團隊如今成為第一群看見這一猛獸的人——盡管其結(jié)構(gòu)與預(yù)測略有不同。研究人員將其稱為“40-原子分子硼球”。該結(jié)構(gòu)是以六邊形、七邊形和三角形排列組成的。
科學(xué)家在7月13日出版的《自然—化學(xué)》雜志上報告了這一研究成果。
Yakobson說：“我們曾預(yù)測了由80個硼原子構(gòu)成的富勒烯的可能性，而現(xiàn)在，在7年之后，我們看到了非凡的實驗證據(jù)?！彼赋觯骸疤貏e之處在于這一形態(tài)是任何理論計算都未曾預(yù)測到的?！?
Wang的研究團隊是在尋找由硼構(gòu)成的石墨烯類似物時發(fā)現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)的。他們注意到由40個硼原子構(gòu)成的原子團似乎具有異乎尋常的穩(wěn)定性，但科學(xué)家并不知道這些原子團到底是以什么樣的形狀呈現(xiàn)的。進一步的計算和試驗揭示它們形成了兩種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)：一種是一個幾乎扁平的分子；另一種則是由鑲嵌形狀組成的球狀中空結(jié)構(gòu)，類似于碳基巴基球。
與碳基巴基球相比，除了擁有一個不太優(yōu)雅的形狀之外，硼球還形成了一種不同類型的內(nèi)在鍵。這使得它們很難作為單獨的“積木”加以使用——因為這些原子具有一種彼此相互作用的趨勢，但這種反應(yīng)可能使硼巴基球更利于在鏈條中進行連接。這種特性同時使得硼球有能力與氫結(jié)合在一起——研究人員表示，這讓它們能夠用來儲存氫。
硼并非碳之后被巴基球化的第一種元素，但它可能是與碳巴基球最類似的產(chǎn)物。Yakobson表示，科學(xué)家已經(jīng)制造出具有巴基球樣結(jié)構(gòu)的鈾基和硅基化合物，多壁的氮化硼和二硫化鉬結(jié)構(gòu)以及較小的金、錫和鉛單元素“籠子”。但只有硼似乎與大而中空的原始碳巴基球相匹配及對稱。
巴基球一般是指一種由60個碳原子構(gòu)成的分子。C60是單純由碳原子結(jié)合形成的穩(wěn)定分子，它具有60個頂點和32個面，其中12個為正五邊形，20個為正六邊形。其相對分子質(zhì)量約為720。
