Forscher haben eine neue Modifikation des Elements Bor vorgestellt, die eine außergewöhnliche Kombination zweier Eigenschaften vereint: Sie ist plastisch verformbar – also flexibel – und gleichzeitig rund zehn Millionen Mal elektrisch leitfähiger als bekannte Bor-Allotrope.
Bor, das fünfte Element des Periodensystems, bildet unter allen Elementen eine besonders große Vielfalt an Allotropen. Seine Atome schließen sich bevorzugt zu komplexen Strukturmotiven zusammen, etwa zu ikosaedrischen Clustern ($B_{12}$), aus denen sich viele kristalline Bor-Modifikationen wie α- und β-Boron aufbauen. Jedes dieser Allotrope bringt ein eigenes Set an chemischen und physikalischen Eigenschaften mit.
Ein lange bestehendes Problem: Trotz des reichhaltigen Katalogs an Bor-Modifikationen besaßen die meisten von ihnen nicht gleichzeitig hohe elektrische Leitfähigkeit und Plastizität. Kristallines Bor ist üblicherweise ein Halbleiter mit geringer Leitfähigkeit und zudem hart sowie spröde – eine schlechte Ausgangslage für flexible elektronische Anwendungen oder verformbare Bauteile.
Die neue Studie erweitert dieses Portfolio nun erheblich: Das beschriebene Bor-Allotrop lässt sich verbiegen und verformt sich plastisch, ohne zu brechen, während es elektrischen Strom um Größenordnungen besser leitet als herkömmliche Borformen. Damit rückt Bor als Kandidat für flexible Elektronik, verformbare Leiterbahnen und neuartige Funktionsmaterialien in den Fokus. Die Arbeit zeigt zudem, dass das Spektrum der Elementmodifikationen auch bei scheinbar gut erforschten Elementen wie Bor noch lange nicht ausgeschöpft ist – und dass ungewöhnliche Eigenschaftskombinationen durch gezielte Strukturkontrolle erreichbar sind.
Hintergrund: Bor ist elektronenarm (drei Valenzelektronen bei vier verfügbaren Orbitalen) und bildet daher statt einfacher Moleküle defizitäre Mehrzentrenbindungen in dreidimensionalen Netzwerken. Auch die zweidimensionale Form, Borophen, ist bereits für ihre hohe Leitfähigkeit bekannt.
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