Descobert un ful·lerè de bor

Els ful·lerens són compostos formats exclusivament per carboni que tenen una forma d’esfera o elipsoide. Van ser descoberts per Kroto, Smalley i Curl el 1985 i el representant més conegut és el C₆₀.  L’estructura d’un C₆₀ és la d’una figura icosaèdrica truncada constituïda per 20 hexàgons i 12 pentàgons (com una pilota de futbol), amb un àtom de carboni en cada una de les arestes. En aquest blog n’hem parlat en diferents entrades d’aquestes espècies. Des del descobriment del ful·lerè es va pensar en la possibilitat de generar estructures semblants però amb altres àtoms, en particular N o B que són els àtoms més propers al C en la Taula Periòdica. En un article publicat a Nature Chemistry el 13 de juliol de 2014, el grup de Lai-Sheng Wang  de la Universitat de Brown ha observat per primer cop el que s’ha de considerar el primer ful·lerè de bor, el B₄₀^– (Figura 1). La troballa ha tingut lloc just quan estem a punt de celebrar els 30 anys del descobriment del C₆₀. L’estructura del B₄₀^– està formada per sis anells de set membres, dos anells de sis membres, 48 anells de 3 membres (en el cas del C₆₀ tenim 20 anells de sis membres i 12 de cinc membres).

Del descobriment vull destacar dos aspectes que em semblen interessants.

1) Lai-Sheng Wang va ser postdoc del grup del Prof. Smalley (en el laboratori del Prof. Smalley es va descobrir el C₆₀) i és també el descobridor de clusters tan importants com el Al₄^2-, que va ser el primer cluster metàl·lic aromàtic conegut. Tots els descobriments d’aquests nous clústers s’han fet amb la mateixa tècnica. Primer s’utilitza un arc voltaic per fondre el material (grafit en el cas dels ful·lerens de C) que quan es refreda forma tot tipus de clústers. A continuació amb espectròmetre de masses es separa el clúster que ens interessi estudiar (B₄₀, per exemple) i a aquest clúster se l’envia a un espectròmetre fotoelectrònic per determinar el seu espectre d’absorció. Seguidament per determinar l’estructura molecular del clúster es fan servir mètodes teòrics. Aquests mètodes permeten determinar quina és l’estructura més estable per una determinada composició molecular, per exemple, B₄₀^–. Sovint el que passa és que hi ha unes quantes estructures amb energies semblants i en aquest cas es calcula l’espectre fotoelectrònic. L’estructura molecular que dóna un espectre fotoelectrònic teòric més semblant a l’experimental s’admet que és l’estructura experimental. Els càlculs teòrics són actualment prou precisos i la comunitat científica els accepta com a prova de l’estructura molecular del clúster. La sinergia entre teoria i experiment és clara en aquest cas, com en molts altres casos.

2) Lai-Sheng Wang va ser conferenciant en el passat XI Girona Seminar (veure Figura 2). Va fer una magnífica xerrada i va comentar que poden sintetitzar pràcticament qualsevol tipus de clúster i que el problema que tenen és determinar la seva estructura. Un dels clúster més interessants és el B₈₀. Ens va explicar que la part experimental pel B₈₀ ja està feta (espectre fotoelectrònic determinat) i que el que passa és que no poden determinar l’estructura perquè teòricament calcular les energies de totes les possibles estructures pel B₈₀ és inabastable. El problema és que el número d’estructures que es poden construir amb B₈₀ és enorme. La pilota per a la resolució de l’estructura del B₈₀ doncs està a la teulada dels teòrics. Hem de trobar mètodes que ens permetin solucionar aquest problema.

Per acabar comentar que crec que el Prof. Wang amb tots aquests descobriments s’ha col·locat en un posició capdavantera per l’obtenció del Premi Nobel. Veurem si el Comitè ens dóna aquesta alegria. El Prof. Wang ho tindria ben merescut.