Chemie-Sensation

Superharter Kristall aus Halbmetall Bor erzeugt

(Bild: ETH Zürich)

Ein internationales Forschungsteam hat eine neue superharte Form des Elements Bor entdeckt: einen so genannten ionischen Kristall. Die Entdeckung ist bedeutend, denn laut Lehrbuch dürfte eine solche Form nämlich gar nicht existieren...

Bor ist ein seltenes Halbmetall, das aufgrund seiner Festigkeit und Steifigkeit für Helikopterrotoren, Tennisracks und Golfschläger verwendet wird. Es reagiert aber äußerst empfindlich auf Verunreinigungen, sodass es schwierig ist, das Element zu studieren.

Dem Forschungsteam mit Beteiligung der ETH Zürich ist es nun trotzdem gelungen, überraschende neue Eigenschaften des Elements zu finden. Für ihre Studien verwendeten die Wissenschaftler äußerst reines Bor, auf eine Million Bor-Atome kam maximal ein fremdes Atom. Die Forscher setzten das Material Temperaturen von 1.500 Grad und einem riesigen Druck von 12 bis 30 Gigapascal aus. Zum Vergleich: Um aus Graphit einen künstlichen Diamanten herzustellen, wird ein Druck von 6 Gigapascal benötigt.

Laut Lehrbuch gar nicht möglich
Es zeigte sich, dass die Bor-Atome ab 19 Gigapascal einen superharten Kristall mit außergewöhnlicher Eigenschaft bilden: Das Bor ist ionisiert, die Ladungen also ungleich zwischen den Atomen verteilt. Nach Lehrbuch dürfte eine Ionisierung aber nur zwischen zwei verschiedenen Elementen vorkommen - etwa zwischen Natrium und Chlorid im Kochsalz. Die Forscher berechneten, dass auch andere Elemente solche ionischen Zustände einnehmen könnten. 

Das könnte zu neuen Anwendungen führen, denn die Eigenschaften eines Elements ändern sich, wenn es ionisch wird. So wäre laut den Wissenschaftlern beispielsweise ein Material denkbar, das je nach Zustand Infrarot absorbiert oder nicht. Zudem könnten sich interessante Effekte im Zusammenhang mit Supraleitung ergeben.