Galileo Giornale di scienza e problemi globali

Il boro che non ti aspetti

L'elemento chimico più complicato della tavola periodica è probabilmente il boro: sebbene sia noto in almeno 16 forme differenti, il suo diagramma di stato, ossia le strutture che esso assume a seconda della temperatura e della pressione, è ancora in gran parte ignoto. Una ricerca internazionale, guidata da Artem Oganov, del Laboratorio di Cristallografia del Dipartimento di Materiali dell'Eth di Zurigo (Svizzera), fa chiarezza sul suo comportamento e apre contemporaneamente la strada a un nuovo modo di concepire la chimica degli elementi puri.

Portando campioni estremamente puri di boro ad altissime temperature e a pressioni superiori alle 100 mila atmosfere, i ricercatori ne hanno infatti individuato una nuova configurazione strutturale. Che, anziché essere neutra, mostra una parziale separazione di carica, fenomeno mai osservato prima in solidi di elementi puri.

La causa del comportamento anomalo di questa forma si può rintracciare nella sua particolare architettura. Al suo interno, il boro si organizza in “icosaedri” (strutture composte da 12 atomi, che presentano venti facce, ognuna delle quali è un triangolo equilatero) e “manubri” (strutture composti da due atomi): due arrangiamenti che tendono rispettivamente a prendere e a cedere elettroni. Un puzzle non semplice da riconoscere.

“La struttura della nuova fase non poteva essere trovata con le sole tecniche sperimentali”, spiega a Galileo Carlo Gatti, ricercatore dell'Istituto di scienze e tecnologie molecolari (Istm) del Cnr di Milano, co-autore dell'articolo pubblicato su Nature: “Abbiamo quindi messo a punto un nuovo metodo teorico, basato su algoritmi in grado di predire le strutture cristalline più stabili. Il computer genera centinaia di strutture di prova, ne valuta il contenuto energetico e trova quella più stabile”.

Simili transizioni ioniche potrebbero verificarsi anche in altri solidi (e liquidi) di elementi puri: comprenderle significa poter aprire le porte alla conoscenza di nuove e inaspettate proprietà fisiche della materia e sperimentarle nelle applicazioni tecnologiche del futuro. (l.c.)

Riferimento: Nature, doi:10.1038/nature07736

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