La Bioesfera del arquitecto Fuller en Montreal, a la que deben su nombre los fullerenos.
Richard
Buckminster Fuller es un arquitecto americano famoso por diseñar
cúpulas geodésicas basadas en pentágonos y hexágonos. Su obra más famosa
es el pabellón norteamericano en la Exposición Universal de 1967 en
Montreal (hoy conocido como Bioesfera). Pero un ejemplo de este tipo de
cúpulas lo podemos ver en cualquier planetario que tengamos cercano.
Pero si realmente lo conoces será por dar nombre a una molécula llamada Buckminsterfullereno.
Una molécula esférica compuesta por 60 átomos de carbono con
alternancia de anillos de 5 y 6 átomos, justo como los pentágonos y
hexágonos de una pelota de fútbol. La molécula se descubrió en 1987 en
el espacio (en la atmósfera de las estrellas gigantes rojas más
concretamente) y, a pesar de su tardío descubrimiento, es una de las
formas más abundantes de carbono y es de lo más popular entre los
científicos por su belleza estructural y versatilidad. También se la
conoce por su fórmula química: C60.
Nanobalones en el espacio.
Para
que nos hagamos una idea de cómo de pequeña es esta molécula podemos
imaginarnos que la misma relación de tamaño hay entre la Tierra y un
balón de fútbol que entre el balón y el fullereno (unas 100 millones de veces más pequeño uno que el otro). ¡Una pelota del señor Fuller tiene un diámetro de menos de un nanómetro!.
Hoy
en dia se conocen muchas moléculas cerradas sobre si mismas,
diferencíandose entre ellas en el número total de átomos. Al conjunto de
distintas moléculas cerradas sobre si mismas con formulación Cn se le
denomina “fullerenos”, un nombre poco manejable que es un tributo al
señor Fuller y sus cúpulas geodésicas.
La Buckybola es como un balón de fútbol pero 100 millones de veces más pequeñajo.
Aunque
la síntesis controlada de fullerenos requiere complicadas técnicas,
tales como la vaporización del grafito (el de la mina de tu lápiz) o la
pirólisis láser (que consiste en calentar sustancias con una láser muy
potente para formar otras sustancias), la formación sin más de este tipo
de estructuras se produce más fácilmente de lo que podemos imaginar,
pues son los principales integrantes de la carbonilla (el hollín) y se
generan abundantemente en cualquier combustión. ¡Piensa en ello cada vez
que se te queme algo!
Los
fullerenos no son muy reactivos debido a la estabilidad de los enlaces
tipo grafito (cada átomo de carbono está unido a otros tres mediante
enlaces covalentes, quedándole un electrón libre que se mueve con cierta
facilidad), y son también muy poco solubles en la mayoría de los
disolventes. Entre los disolventes comunes para los fullerenos se
incluye el tolueno y el disulfuro de carbono. ¡Los fullerenos son la
única forma del carbono
que puede ser disuelta! Desde un punto de vista de la nanotecnología,
las propiedades físicas que más se han estudiado de los fullerenos son
su resistencia térmica y su superconductividad.
¡Esto no es un columpio! Pelota de Fuller a la entrada del Pabellón del Conocimiento de Lisboa
Las
aplicaciones de los fullerenos van desde la electrónica molecular,
donde poseen propiedades interesantes como rectificadores, hasta la
biomedicina, donde aprovechando que son huecos se han encerrado en su
interior átomos de gadolinio que gracias a sus propiedades magnéticas
aumenta la señal en los estudios de resonancia magnética utilizados en
la detección de cancer. A pesar de que estas aplicaciones parecen muy
prometedoras, con la última de ellas, por ejemplo, tenemos un problema
de reciclado molecular. Hoy en día se sabe cómo encerrar átomos dentro
de los fullerenos y cómo dirigirlos hacia un punto concreto del
organismo donde desempeñarán su labor reparadora. Sin embargo, una vez
el fullereno ha liberado su carga aparece un problema ¿cómo deshacernos
de la molécula transportadora, es decir, del envase?
Obra del artista Leo Villareal en la Galería Nacional de Arte de Washington DC.
Pero
es que Harold Kroto, premio Nóbel de Química en 1996 por el
descubrimiento de las pelotas del señor Fuller, sigue en activo y nos ha
sorprendido a toda la comunidad científica con su última publicación en
la revista Nature Communications. En ella describen el descubrimiento de que fullerenos se auto-ensamblan a través de un mecanismo de crecimiento de la red cerrada, es decir, el
truco de la formación de las Buckybolas estaba en su crecimiento
mediante la incorporación o absorción de átomos de carbono y moléculas
de carbono diatómicas del gas que las rodea. Hacer
este descubrimiento no fue sencillo, requirió mucho ingenio y un poco de
suerte, ya que la formación de fullereno sucede en un instante.
“Empezamos con unas pocas moléculas de fullereno mezcladas con carbono y
helio, les disparamos con un láser muy potente y, en vez de destruir
los fullerenos, nos sorprendimos al encontrar que en realidad habían
crecido,” declaran los autores del estudio.
Fuente:
Hablando de Ciencia