Американські хіміки з університетів штатів Юта і Род-Айленд синтезували сполуку, в якій реалізується найвище координаційне число, відоме до цього моменту в хімії - 16. Структура речовини - це «молекулярний барабан» з кобальту і бору, детально дослідження описано в статті, опублікованій в журналі.
Координаційне число атома для молекулярних сполук (не кристалів) - характеристика, що визначає кількість найближчих сусідніх атомів, пов'язаних з ним хімічними зв'язками. Донедавна рекорд координаційного числа належав з'єднанню ^ (H3BNMe2BH3) 4, синтезованому групою американських і швейцарських хіміків 2010 року. Тепер же вченим вдалося побити і цей рекорд, отримавши речовину з незвичайною структурою, схожою на «молекулярний барабан», CoB16- і координаційним числом кобальту 16.
Сполука являє собою два кільця атомів бора, пов'язаних хімічними зв'язками як між собою, а так і з розташованим всередині них атомом кобальту. Існування подібних «барабаноподібних» кластерів, що складаються з 16 атомів бору, було передбачене теоретично, але до теперішнього моменту отримати їх експериментально не вдавалося.
Для експериментального доказу отриманого ними рекорду автори використовували дані фотоелектронної спектроскопії. Метод заснований на явищі фотоефекту - випусканні електронів речовиною під дією електромагнітного випромінювання. Вимірюючи енергію електронів, що вилітають, можна отримати інформацію про пристрій електронних оболонок атомів, структуру речовини і про хімічні зв'язки в молекулах. Отримані дані автори роботи порівнювали з теоретичним розрахунком, який показав, що з'єднання має два дуже схожих за структурою стабільних ізомера I і II, трохи відрізняються відстанями між атомами (див. основний малюнок). Згідно з теоретичним моделюванням, можуть існувати й інші ізомери, але їх енергії освіти набагато вищі, ніж у барабаноподібних I і II, тому вони набагато менш стабільні.
Метод синтезу CoB16- досить простий: кобальтову і борну мішені випаровували лазером, що вилітають з поверхні атоми та іони при охолодженні утворювали різні кластери. Отримана суміш різноманітних сполук потрапляла спочатку в магнітний роздільник, де з неї виділялися кластери з негативним зарядом, а потім в мас-аналізатор, де відбувався додатковий поділ залежно від маси. Речовини з необхідною масою і зарядом відразу ж потрапляли в камеру фотоелектронного спектрометра, за допомогою якого дослідники отримували дані про їх структуру і хімічну будову.
Кластер CoB16- має негативний заряд, проте цього все одно недостатньо для повного заповнення валентної оболонки молекули, для якого необхідно ще два електрони. Автори вважають, що тризарядовий кластер CoB163- може бути електронно стабілізований катіонами лужних металів, наприклад натрієм, утворюючи сполуку Na2CoB16-. Останнє можна буде використовувати для синтезу інших більш складних речовин з сендвіч-подібною структурою, надбудовуючи над і під барабаном ароматичні ліганди C5H5- з іншими іонами. Автори статті сподіваються, що їм вдасться ще неодноразово побити рекорд координаційного числа в хімії, використовуючи отримані ними кластери для синтезу таких складних сендвіч-подібних сполук.
Тубулярними (або барабаноподібними) борними кластерами хіміки цікавляться вже давно, оскільки вони можуть виявитися зародковими структурами для отримання заповнених борних нанотрубок. Таким нанотрубкам пророкують наявність більш широкого діапазону електронних властивостей і їх застосувань, ніж навіть більш відомим і вивченим вуглецевим нанотрубкам.