Borul stârnește de mult timp imaginația cercetătorilor. Atomii săi sunt capabili de numeroase combinații de legături, iar borul pur se găsește în numeroase variante: unele dintre ele sunt transparente, altele opace, majoritatea au o conductivitate slabă, iar toate cele cunoscute până acum erau extrem de dure. Acum însă, experții creat o nouă variantă potențial utilă, care este deformabilă și a cărei conductivitate electrică este de peste un milion de ori mai mare decât cea a materialelor tipice pe bază de bor. Despre structura denumită Imma-B60 s-a raportat în revista Nature Chemistry.
La fel ca și carbonul, care se află lângă el în tabelul periodic și care apare în structuri precum diamantul sau grafitul, borul poate adopta mai multe forme, așa-numite alotropi, care prezintă proprietăți diferite. Cea mai recentă descoperire a unui alotrop neobișnuit al borului datează din 2009. Artem Oganov, chimist specializat în știința materialelor la Institutul Științific și Tehnologic Skolkovo din Moscova, care a participat la acea cercetare, a declarat că descoperirea Imma-B60 ar putea deschide calea către sinteza unei întregi familii de materiale noi.
Borul reacționează destul de ușor cu alte elemente, și formează mai degrabă boruri decât alotrope pure de bor. Deoarece atomii de bor sunt ușori (sunt doar de aproximativ zece ori mai grei decât protonii), poate fi dificil să fie detectați cu precizie în timpul experimentelor. Această dublă provocare este unul dintre motivele pentru care în ultimii 16 ani au fost descoperite foarte puține alotrope – deși experții au anticipat existența mai multor astfel de forme.
Pentru obținerea Imma-B60, Xiang-Feng Zhou, cercetător în domeniul materialelor la Universitatea Yanshan din Qinhuangdao - China, a elaborat un proces în două etape care nu a mai fost aplicat niciodată pentru bor. Mai întâi au supus borul și sodiul unei presiuni ridicate, determinând ambele să reacționeze. Ulterior, amestecul a fost încălzit la 900 °C în vid, pentru a elimina aproape complet impuritățile de sodiu, obținându-se astfel Imma-B60.
„Este o metodă eficientă – nu este complet nouă, dar este probabil cea mai elegantă și mai modernă aplicare a sa de până acum”, spune Oganov. „Consecințele sale pot fi foarte ample.”
Noul material este formată dintr-o rețea de atomi de bor, în care spațiile ocupate anterior de atomii de sodiu sunt goale. Acest lucru permite așa-numita alunecare prin dislocare a atomilor, ceea ce conferă materialului maleabilitate, astfel încât acesta poate fi întins până la 123% din lungimea sa inițială. Dar după întindere nu își recuperează forma inițială. Conductivitatea electrică a noului alotrop al borului este mai mare decât a tuturor celorlalte descoperite până acum – iar în stare pură, dacă se elimină toate impuritățile de sodiu din ea, se preconizează că ar putea avea chiar și proprietăți metalice. Acest lucru i-ar asigura o conductivitate electrică și mai mare.
Oganov vede posibilități de aplicare ale Imma-B60 în celule solare și în alte materiale termoelectrice – adică în cele care transformă diferențele de temperatură în energie electrică. Alotropul ar putea completa sau chiar înlocui carbură de bor (B4C) – un material utilizat în prezent în vestele antiglonț –, care combină atomii de bor și de carbon într-un material dur, dar ușor, denumit „diamant negru”.
Deși materialul are proprietăți unice, eliminarea sodiului din cristalele mai mari rămâne o provocare, spune Irina Chuvashova, chimistă specializată în știința materialelor la Universitatea Internațională din Florida. Cel mai mare cristal obținut de echipă a avut un diametru de 3 micrometri (aproximativ de 20 ori mai mic decât diametrul unui fir de păr uman). „Înainte de a discuta despre posibilitățile de aplicare, trebuie să reușim să o creăm în cantitți mari”, spune Chuvashova. „În cazul aplicațiilor termoelectrice, putem vorbi de mărimi vizibile – milimetri, chiar și centimetri.”
