首個硼「足球烯」誕生

由40個硼原子構成的硼球。圖片來源：Wang lab/布朗大學 

　　就在如火如荼的巴西世界盃落幕之際，科學家也成功打造出世界上第一顆全部由硼原子構成的「巴基球」（又名富勒烯、足球烯）。與碳基材料的巴基球不同，硼分子最終並沒有被塑造成標準的足球形狀。但這個由硼構成的新形態有望帶來新的納米材料，並可能在儲氫中發揮巨大作用。

　　Robert Curl、Harold Kroto和Richard Smalley於1985年發現了第一個巴基球。這一由60個碳原子構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築師和工程師Richard Buckminster Fuller——此人用類似的圖形設計了自己的拱形建築。這一發現就像打開了防洪閘，從而激發科學家創建出更多具有令人印象深刻的品質的碳結構，例如碳納米管和單個原子厚度的石墨烯。從那時開始，材料科學家也在探索由其他元素構成的與巴基球類似的結構。

　　2007年，美國萊斯大學材料科學家Boris Yakobson從理論上提出，由80個硼原子構成的「籠子」應該很穩定。而在這之後1個星期發表的另一項研究則預測了一個由36個硼原子構成的穩定結構。

　　由羅得島州普羅維登斯市布朗大學化學家Lai-Sheng Wang率領的研究團隊如今成為第一群看見這一猛獸的人——儘管其結構與預測略有不同。研究人員將其稱為「40-原子分子硼球」。該結構是以六邊形、七邊形和三角形排列組成的。

　　科學家在7月13日出版的《自然—化學》雜誌上報告了這一研究成果。

　　Yakobson說：「我們曾預測了由80個硼原子構成的富勒烯的可能性，而現在，在7年之後，我們看到了非凡的實驗證據。」他指出：「特別之處在於這一形態是任何理論計算都未曾預測到的。」

　　Wang的研究團隊是在尋找由硼構成的石墨烯類似物時發現這一結構的。他們注意到由40個硼原子構成的原子團似乎具有異乎尋常的穩定性，但科學家並不知道這些原子團到底是以什麼樣的形狀呈現的。進一步的計算和試驗揭示它們形成了兩種穩定結構：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構，類似於碳基巴基球。

　　與碳基巴基球相比，除了擁有一個不太優雅的形狀之外，硼球還形成了一種不同類型的內在鍵。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，但這種反應可能使硼巴基球更利於在鏈條中進行連接。這種特性同時使得硼球有能力與氫結合在一起——研究人員表示，這讓它們能夠用來儲存氫。

　　硼並非碳之後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物。Yakobson表示，科學家已經製造出具有巴基球樣結構的鈾基和矽基化合物，多壁的氮化硼和二硫化鉬結構以及較小的金、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個碳原子構成的分子。C60是單純由碳原子結合形成的穩定分子，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。其相對分子質量約為720。