中國(guó)儲(chǔ)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(méi)有被塑造成標(biāo)準(zhǔn)的足球形狀。但這個(gè)由硼構(gòu)成的新形態(tài)有望帶來(lái)新的納米材料，并可能在儲(chǔ)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(gè)巴基球。這一由60個(gè)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(guó)建筑師和工程師Richard Buckminster Fuller——此人用類似的圖形設(shè)計(jì)了自己的拱形建筑。這一發(fā)現(xiàn)就像打開(kāi)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(gè)原子厚度的石墨烯。從那時(shí)開(kāi)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(guó)萊斯大學(xué)材料科學(xué)家Boris Yakobson從理論上提出，由80個(gè)硼原子構(gòu)成的“籠子”應(yīng)該很穩(wěn)定。而在這之后1個(gè)星期發(fā)表的另一項(xiàng)研究則預(yù)測(cè)了一個(gè)由36個(gè)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(tuán)隊(duì)如今成為第一群看見(jiàn)這一猛獸的人——盡管其結(jié)構(gòu)與預(yù)測(cè)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(bào)告了這一研究成果。
Yakobson說(shuō)：“我們?cè)A(yù)測(cè)了由80個(gè)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(shí)驗(yàn)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(jì)算都未曾預(yù)測(cè)到的?！?
Wang的研究團(tuán)隊(duì)是在尋找由硼構(gòu)成的石墨烯類似物時(shí)發(fā)現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)的。他們注意到由40個(gè)硼原子構(gòu)成的原子團(tuán)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(tuán)到底是以什么樣的形狀呈現(xiàn)的。進(jìn)一步的計(jì)算和試驗(yàn)揭示它們形成了兩種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)：一種是一個(gè)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(gè)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(dú)的“積木”加以使用——因?yàn)檫@些原子具有一種彼此相互作用的趨勢(shì)，但這種反應(yīng)可能使硼巴基球更利于在鏈條中進(jìn)行連接。這種特性同時(shí)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(lái)儲(chǔ)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(duì)稱。
巴基球一般是指一種由60個(gè)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(gè)頂點(diǎn)和32個(gè)面，其中12個(gè)為正五邊形，20個(gè)為正六邊形。其相對(duì)分子質(zhì)量約為720。
