El descubrimiento de nanoestructuras de carbono como el grafeno bidimensional y las buckybolas en forma de balón de fútbol ayudó a lanzar una revolución nanotecnológica. En años recientes, investigadores de la Universidad de Brown y otros lugares han demostrado que el boro, vecino del carbono en la tabla periódica, también puede hacer nanoestructuras interesantes, incluyendo borofeno bidimensional y una estructura de jaula hueca similar a una bola de bucky llamada borosfera.

Ahora, investigadores de la Universidad de Brown y Tsinghua han agregado otra nanoestructura de boro a la lista. En un artículo publicado en Comunicaciones de la naturaleza , muestran que grupos de 18 átomos de boro y tres átomos de elementos lantánidos forman una extraña estructura similar a una jaula diferente a todo lo que han visto.

"Este no es un tipo de estructura que esperas ver en química, "dijo Lai-Sheng Wang, profesor de química en Brown y autor principal del estudio. "Cuando escribimos el artículo, nos costó mucho describirlo. Es básicamente un trihedro esférico. Normalmente no se puede tener una estructura tridimensional cerrada con solo tres lados, pero como es esférico funciona."

Los investigadores tienen la esperanza de que la nanoestructura pueda arrojar luz sobre la estructura general y el comportamiento de los enlaces químicos de los lantánidos de boro. una clase importante de materiales ampliamente utilizados en electrónica y otras aplicaciones. La nanoestructura por sí misma también puede tener propiedades interesantes, dicen los investigadores.

"Los elementos lantánidos son materiales magnéticos importantes, cada uno con momentos magnéticos muy diferentes, ", Dijo Wang." Creemos que cualquiera de los lantánidos hará esta estructura, por lo que podrían tener propiedades magnéticas muy interesantes ".

Wang y sus estudiantes crearon los grupos de lantánido-boro enfocando un poderoso láser en un objetivo sólido hecho de una mezcla de boro y un elemento lantánido. Los racimos se forman al enfriar los átomos vaporizados. Luego utilizaron una técnica llamada espectroscopia de fotoelectrones para estudiar las propiedades electrónicas de los cúmulos. La técnica consiste en eliminar grupos de átomos con otro láser de alta potencia. Cada zap saca un electrón del cúmulo. Midiendo las energías cinéticas de esos electrones liberados, los investigadores pueden crear un espectro de energías de enlace para los electrones que unen el cúmulo.

"Cuando vemos un simple, hermoso espectro, sabemos que hay una hermosa estructura detrás de ella, "Dijo Wang.

Para averiguar cómo se ve esa estructura, Wang comparó los espectros de fotoelectrones con los cálculos teóricos realizados por el profesor Jun Li y sus estudiantes de Tsinghua. Una vez que encuentran una estructura teórica con un espectro vinculante que coincide con el experimento, saben que han encontrado la estructura adecuada.

"Esta estructura era algo que nunca hubiéramos predicho, "Dijo Wang." Ese es el valor de combinar el cálculo teórico con datos experimentales ".

Wang y sus colegas han apodado las nuevas estructuras metalo-borospherenes, y tienen la esperanza de que una mayor investigación revele sus propiedades.