Bor-Nanobälle: Neue Buckyballs aus dem Labor

Stellen Sie sich einen Fußball vor – aber aus Atomen. Genau das ist ein Buckminsterfulleren: ein Hohlkörper, dessen Oberfläche aus 20 Sechsecken und 12 Fünfecken besteht, angeordnet wie die Paneele eines klassischen Fußballs. Das bekannteste dieser Moleküle, C60, besteht aus 60 Kohlenstoffatomen und wurde 1985 entdeckt – eine Entdeckung, die 1996 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet wurde. Seither träumen Chemikerinnen und Chemiker davon, ähnliche Strukturen auch aus anderen Elementen zu bauen. Doch das ist schwierig, weil Kohlenstoff eine einzigartige Fähigkeit besitzt: Er kann stabile Bindungen mit sich selbst eingehen und dabei ganz unterschiedliche Formen annehmen – von Diamant über Graphit bis hin zu den fußballförmigen Fullerenen.

Jetzt ist einem internationalen Forschungsteam ein Durchbruch gelungen: Sie haben Nanobälle aus Bor hergestellt, dem Nachbarelement des Kohlenstoffs im Periodensystem. Bor hat ein Außenelektron weniger als Kohlenstoff und bildet normalerweise nur drei Bindungen zu seinen Nachbarn aus – nicht vier wie Kohlenstoff. Das führt zu anderen Geometrien. Doch Bor ist bekannt für außergewöhnlich symmetrische und stabile Käfigstrukturen, was es für die käfigartige Geometrie der Fullerene prädestiniert. Das neue Molekül mit der Formel B80 tauften die Forschenden auf den Namen Bor-Buckminsterfulleren.

Die Herstellung gelang durch spektroskopische Untersuchungen, die auf eine symmetrische Oberfläche aus gleichseitigen Dreiecken hindeuten, die regelmäßig von Fünfecken unterbrochen wird – genau wie beim C60. Allerdings steht der endgültige Beweis noch aus: Quantenmechanische Berechnungen sagen für ein hypothetisches B80-Molekül andere Geometrien voraus, die nicht zu den experimentellen Daten passen. Die Autoren der Studie argumentieren, dass die theoretischen Rechenmethoden noch nicht genau genug sind, um die komplexen Bindungsverhältnisse in dem Molekül korrekt zu berechnen. Bis die Existenz der Miniaturfußbälle aus Bor auch theoretisch bestätigt ist, könnten noch mehrere Jahre vergehen.

Dennoch ist der Fund ein wichtiger Schritt. Bor-Nanobälle könnten völlig neue Materialeigenschaften ermöglichen – etwa in der Katalyse, als extrem leichte und stabile Werkstoffe oder in der Elektronik. Die Forschung zeigt, dass die Natur noch viele Überraschungen bereithält, selbst bei Elementen, die wir seit Jahrzehnten zu kennen glauben.