在元素周期表中，第5号元素硼以“刚而脆”著称：常见的单质硼天然超硬却极易脆断，且电子结构为禁带宽度超过1.5eV的宽禁带，导电性很差。能否让硼同时兼具良好导电性与塑性，这个设想长期停留在理论计算中，十余年来始终未被实验证实。

近日，燕山大学田永君、周向锋团队联合国内多家机构，在《自然·化学》上报道了一种全新的单质硼同素异形体——Imma-B60，一举打破“脆”与“不导电”两大局限，为无机功能材料设计开辟了新路径。

与常规硼致密堆积的结构不同，Imma-B60 是一种正交开放骨架：B12二十面体通过B3三角形单元相连，由双中心与三中心σ键共同构筑成多孔三维框架。研究团队以硼化钠 Na₄B₆₀为前驱体，先借助锌中间层在高温高压下生长出高质量大晶体，使钠原子占据硼笼连通的开阔通道；随后在900℃高真空炉中烘烤48小时，将钠原子“抽走”，完整保留下硼骨架。这套“先搭骨架、再移走模板金属”的两步法，首次成功制得了开放的纯硼框架。

独特结构带来了惊人性能。Imma-B60禁带宽度不足0.2eV，属窄带隙半导体，室温电导率约9×10²S·m⁻¹，比常见的β-菱方硼高出约七个数量级（近1000万倍）。更关键的是其力学表现：原位单轴压缩测试表明，Imma-B60 纳米柱可发生约23%的塑性变形而不碎裂，这在共价键元素单质中几乎前所未闻。高分辨成像揭示，这种柔韧源于位错介导的滑移机制——外力下原子平面沿确定晶面平滑滑动，而非瞬间断裂。

这项研究的意义不仅在于得到“又柔又导”的硼新形态，更在于提供了一条可复制的合成路线：以金属作模板构筑开放骨架、再温和脱除模板，为获得更多亚稳态材料提供了可行范式。研究者认为，Imma-B60 有望成为机械韧性强、功能化无机材料的基石，让硼的应用突破传统半导体相态的局限。

参考文献

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