Создана необычная форма чистого бора: она проводит ток и выдерживает сильную деформацию

Ученые синтезировали новую кристаллическую форму чистого бора, резко отличающуюся по свойствам от известных ранее разновидностей этого элемента. Материал, получивший обозначение Imma-B60, проводит электрический ток примерно в десять миллионов раз лучше обычного β-бора и способен пластически растягиваться примерно на 23% без разрушения. Исследование опубликовано в Nature Chemistry.

Известные формы чистого бора обычно представляют собой чрезвычайно твердые и хрупкие полупроводниковые материалы. Получить одновременно хорошо проводящий и пластичный бор долго не удавалось из-за особенностей химических связей этого элемента. Новая структура состоит из икосаэдров B12, соединенных треугольными группами из трех атомов бора, между которыми остаются сравнительно большие пустоты.

Исследователи получили материал в два этапа. Сначала бор и натрий подвергли высокому давлению, сформировав соединение Na4B60. Затем его нагрели примерно до 400°C в вакууме, почти полностью удалив натрий. После этого остался открытый каркас из атомов бора – структура, которую трудно было бы получить прямым синтезом.

Электропроводность Imma-B60 составляет около 900 сименсов на метр – примерно на семь порядков выше, чем у β-бора. Не менее необычна его механическая пластичность: материал можно деформировать примерно на 23%, причем изменение формы происходит за счет скольжения дислокаций внутри кристаллической решетки. В отличие от эластичного материала после растяжения он не возвращается к исходной форме.

Авторы считают важным не только получение конкретной разновидности бора, но и сам метод синтеза: создание промежуточного соединения с другим элементом и последующее удаление этого элемента может открыть путь к другим метастабильным материалам с необычными свойствами. Возможные практические применения Imma-B60 еще предстоит исследовать.