その発見以来、原子1つ分という薄さの炭素フィルム「グラフェン」は世界を夢中にさせてきた。グラフェンは著しい技術的発展をもたらしてきたし、これからもそうだろう。

そしていま、ボリス・ヤコブソン率いるライス大学の研究者チームが『Journal of the American Chemical Society』誌上で、少なくともグラフェンと同じくらい世界を驚かせるだけの性質をもつナノ素材を発見したと報告している。それが、このホウ素原子でできた一次元の鎖だ。

この非常に特殊な素材は、まだ現実には存在していない。ヤコブソンと同僚たちの研究はコンピューターによる非常に詳細なシミュレーションにあり、その目的は「少なくとも理論的にはそのような構造が存在しうることを証明する」ことにある。

彼らは、この分野においてすばらしい信用を得ている。過去には、たとえば炭素原子1つの鎖、カルビンや、ホウ素の空洞球体（いわゆるフラーレン）のような構造の存在の仮説を立てたが、これらはその後、実験室で実現されることになった。彼らはその振る舞いもコンピューターでシミュレートしていた。

「カルビンやホウ素の平面構造に関する研究によって、ホウ素の一次元鎖が存在する可能性があると、わたしたちは考えるようになりました」と、研究のコーディネーター、ボリス・ヤコブソンは述べた。「これが安定しているかどうか、そしてその性質はどのようなものかを知りたいと考えるようになりました。現在の理論的手法、コンピューターを用いる手法は驚くべきもので、現実に存在しない構造について十分にリアルな評価を行えるのです」

ヤコブソンが仮説を立てたのは、グラフェンのような原子1つ分の厚さの二次元構造ではない。シミュレーションが明らかにしたのは、ホウ素原子が2つの原子のリボンを形成して並ぶということだ。

「ホウ素は炭素とは大きく異なります。2列の原子を形成することを好みます。並ぶと、橋を京成するトラスに似た構造を形成します。これは、低いエネルギーレヴェルでも非常に安定した形状となるようです」と、ヤコブソンは説明する。

このリボンはホウ素原子の一次元鎖を形成するまでに引き伸ばせるという。特筆すべきは、これが2つの異なる構造ではなく、同じ構造の2つの形状であることだ。リボン状の緩んだ形状と、鎖状の引き伸ばされた形状である。「引き伸ばすことで原子は並び、一次元の糸になります。緩めると、構造は再び折り畳まれます」

科学者たちがシミュレーションで観察した構造の変化を、冒頭の動画で見ることができる。

ホウ素の構造のそれぞれの形状は、特有の性質をもっている。単一原子の鎖は半導体として振る舞う。つまり、電流を流すことができるが、導体の材料と絶縁体の材料の中間的な性格をもつ。これに対して、原子2つのリボンは、信じられないほど変形に強い金属のように振る舞う。

この新しい素材について、もうひとつ興味深い性質がある。それは、鎖の形状に引き延ばされるときに、反強磁性の半導体となることだ。つまり、磁性をもたない金属だが抵抗なしに電気を流すことができる。これにより、将来、情報テクノロジーでの応用が想定される。