Незвичайна форма бору виявилася приблизно у мільйон разів провіднішою, ніж очікували
Бор зазвичай не асоціюється з хорошими електричними провідниками, однак одна з його незвичайних кристалічних форм показала поведінку, яка здивувала дослідників. Матеріал, сформований за високого тиску, виявився приблизно у мільйон разів провіднішим, ніж очікували для відповідної структури.
Відкриття цікаве не лише через саме число. Воно демонструє, наскільки сильно електронні властивості елемента можуть залежати від того, як саме атоми організовані у кристалі.
Один елемент може мати зовсім різні властивості
Бор здатний утворювати кілька алотропних форм. Це означає, що речовина складається з однакових атомів, але вони зʼєднані між собою по-різному. Аналогічний принцип добре відомий на прикладі вуглецю: графіт проводить електричний струм, тоді як алмаз за звичайних умов є ізолятором.
У бору ситуація ще складніша через особливу електронну будову атома. Його кристали можуть складатися з багатогранних кластерів, між якими формуються незвичайні звʼязки. Невелика зміна геометрії здатна різко змінити рух електронів через матеріал.
Дослідники отримували нову фазу під тиском, а потім вивчали її електричні властивості. Експеримент показав набагато більшу провідність, ніж випливало зі звичних уявлень про відповідну структуру бору.
Матеріал можна механічно деформувати
Особливо цікаво, що отриману фазу можна розтягувати. Для матеріалів із незвичайною електронною структурою це відкриває можливість керувати провідністю не лише температурою або хімічним складом, а й механічною деформацією.
У сучасному матеріалознавстві такий підхід називають інженерією деформації. Якщо відстані між атомами трохи змінюються, перебудовуються електронні енергетичні рівні, а разом із ними можуть змінюватися провідність, магнітні властивості чи оптична відповідь.
Відкриття також важливе для фундаментальної фізики високого тиску. Екстремальні умови часто стабілізують структури, які за нормального атмосферного тиску не утворюються або швидко перебудовуються. Деякі з них після синтезу можна зберегти достатньо довго для детального вивчення.
Поки що мова не йде про готовий промисловий провідник, здатний замінити мідь чи інші метали. Значення роботи в іншому: вона показує прихований діапазон електронних властивостей елемента, який традиційно вважали слабким провідником, і дає нові орієнтири для пошуку функціональних матеріалів.
