Suboxyde de bore

Le suboxyde de bore est un composé chimique de formule B₆O. Il se présente comme un solide cristallisé dans le système trigonal avec le groupe d'espace R3m (n^o 166) ou dans le système orthorhombique avec le groupe d'espace Cmcm (n^o 63), selon deux polymorphes du B₆O notés respectivement α et β[5]. Ces structures sont formées de huit icosaèdres aux sommets d'une maille élémentaire rhomboédrique. Chaque icosaèdre est constitué de 12 atomes de bore. Deux atomes d'oxygène se placent dans les interstices le long de la direction rhomboédrique [111]. En raison de ses liaisons chimiques courtes et fortement covalentes, ce matériau présente des propriétés physiques et chimiques remarquables, notamment une dureté Vickers de 45 GPa mesurée sur des monocristaux[6]^,[7], proche de celle du nitrure de bore BN cubique, une masse volumique de 2,56 g/cm³[4] plutôt faible, une conductivité thermique élevée, de l'ordre de 284,9 W m⁻¹ K⁻¹ et 207,1 W m⁻¹ K⁻¹ pour le B₆O α et β respectivement[8], une grande inertie chimique et une très bonne résistance à l'usure[6].

Suboxyde de bore
__ B       __ O Structure cristalline d'un suboxyde de bore non stœchiométrique[1]
Propriétés chimiques
Formule	B6O
Masse molaire[2]	80,865 ± 0,042 g/mol B 80,22 %, O 19,79 %,
Propriétés physiques
T° fusion	2 000 °C[3]
Masse volumique	2,56 g·cm-3[4]
Cristallographie
Système cristallin	trigonal, orthorhombique
Classe cristalline ou groupe d’espace	B6O α : R3m (no 166) [5] trigonal Hermann-Mauguin : ${\displaystyle R\ {\bar {3}}\ 2/m\,}$ Hermann-Mauguin court : ${\displaystyle R{\bar {3}}m\,}$ Schoenflies : ${\displaystyle D_{3d}^{5}\,}$ B6O β : Cmcm (no 63) [5] orthorhombique Hermann-Mauguin : ${\displaystyle C2/m~2/c~2_{1}/m\,}$ Hermann-Mauguin court : ${\displaystyle Cmcm\,}$ Schoenflies : ${\displaystyle D_{2h}^{17}\,}$
Paramètres de maille	B6O α : a =  b = c = 515,3 pm, α = 63,10°[5] ; B6O β : a = 539,3 pm, b = 877,7 pm, c = 873,6 pm, α = β = γ = 90°[5].
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

On peut produire du suboxyde de bore en réduisant du sesquioxyde de bore B₂O₃ avec du bore ou en oxydant du bore avec de l'oxyde de zinc ZnO ou d'autres oxydants[4]. Les matériaux obtenus à pression voisine de 1 atm sont du suboxyde de bore généralement déficitaire en oxygène et non stœchiométrique B₆O_1–δ, avec δ > 0,1. Ils forment des grains petits (moins de 5 µm) et mal cristallisés. Le suboxyde de bore déficitaire en oxygène peut former des particules icosaédriques qui ne sont ni des monocristaux ni des quasicristaux mais des macles de vingt cristaux tétraédriques[3]^,[9]. L'application de pression élevée pendant la synthèse du B₆O peut améliorer significativement la cristalliné du matériau obtenu, ainsi que sa stœchiométrie en oxygène et la taille de ses cristaux. Les méthodes de production de B₆O publiées dans la littérature utilisent généralement des mélanges de poudre de bore et de B₂O₃[6].

Le suboxyde de bore du type du bore rhomboédrique α est étudié pour sa nature céramique — grande dureté, point de fusion élevé, bonne stabilité chimique, faible masse volumique — comme nouveau matériau structurel. Il présente des liaisons particulières qui ne sont pas faciles à décrire par la théorie de la liaison de valence. La position des atomes d'oxygène n'a pu être précisée que par la méthode de Rietveld sur des poudres de B₆O[4].