Fullerenos

Fullerenos
Los fullerenos (a veces escrito fulerenos) son la tercera forma más estable del carbono,
tras el diamante y el grafito. El primer fullereno se descubrió en 1985 y se han vuelto
populares entre los químicos, tanto por su belleza estructural como por su versatilidad
para la síntesis de nuevos compuestos, ya que se presentan en forma de esferas,
elipsoides o cilindros. Los fullerenos esféricos reciben a menudo el nombre de
buckyesferas y los cilíndricos el de buckytubos o nanotubos. Reciben este nombre de
Buckminster Fuller, que empleó con éxito la cúpula geodésica en la arquitectura.
¿Qué son y para que sirven?
El hallazgo casual del fullereno se produjo al irradiar un disco de grafito con un laser y
mezclar el vapor de carbono resultante mediante una corriente de helio. Cuando se
examinó el residuo cristalizado, se encontraron moléculas constituidas por 60 átomos de
carbono. Intuyendo que estas moléculas tenían una forma semejante a la cúpula
geodésica construida con motivo de una Exposición Universal en Montreal en 1967 por
el arquitecto Buckminster Fuller, fueron nombradas como Buckminsterfullerenos o más
comunmente como fullerenos
Se trata de un material obtenido por interacción de átomos de carbono C60 en fase
gaseosa, logrando que los átomos de carbono se unieran en hexágonos y con dobles
enlaces resonantes entre átomos de carbono vecinos, como si se tratara del benceno.
En la Unión de Arizona y en el Instituto Max Planck, a través de descargas eléctricas
con electrodos de grafito en atmósfera de helio y disolución en tolueno, pudo obtenerse
un polvo que permitió su estudio mediante espectrometría infrarroja-resonancia
magnética nuclear y difracción de rayos X. Así se pudo identificar el Fullereno C 60 y
definir su estructura por medio de los típicos modelos orgánicos (12 pentágonos - 20
hexágonos con átomos de carbono tetravalente en los vértices). Otras estructuras se
fueron descubriendo desde los C16 a C60 que pudieron corroborar para el más escéptico
la estructura de balón similar a la pelota olímpica del fútbol mundial. En esa
configuración los átomos de carbono de los hexágonos tienen dobles enlaces resonantes
entre átomos vecinos como si se tratara del benceno.
Aplicaciones
Los polímeros son, sin duda, uno de los materiales que han encontrado una mayor
aplicación debido a sus múltiples propiedades, así como también por su fácil
procesabilidad y manejo. Gracias a la incorporación de fullerenos en los polímeros, se
conseguirían propiedades electroactivas y de limitación óptica. Esto podría tener sobre
todo aplicación en recubrimiento de superficies, dispositivos conductores y en la
creación de nuevas redes moleculares.
También son de aplicación en el campo de la medicina, gracias a sus propiedades
biológicas. A este respecto, se consiguió que un fullereno soluble en agua mostrara
actividad contra los virus de inmunodeficiencia humana que causan el SIDA.
Posibles riesgos
Aunque se piensa que las buckyesferas son en teoría relativamente inertes, una
presentación dada a la Sociedad Química Estadounidense en marzo de 2004 y descrita
en un artículo publicado en la revista New Scientist el 3 de abril de 2004, sugiere que la
molécula es perjudicial para los organismos. Un experimento llevado a cabo por Eva
Oberdörster en la Southern Methodist University, en el que introdujo fullerenos en agua
en concentraciones de 0,5 partes por millón, mostró que un pez (Micropterus salmoides)
"Black Bass" sufrió un daño celular en el tejido cerebral 17 veces superior, 48 horas
después. El daño consistía en una peroxidación lipídica a nivel de la membrana celular,
lo que deteriora el funcionamiento de ésta. Se produjeron también inflamaciones en el
hígado y la activación de genes relacionados con la síntesis de enzimas
reparadoras.Añado se daña el sistema tensegrico fulleriano, extra e intracelular ,cuya
base funcional es alterada por los nanofullerenos ingeridos.
Fullerenos en el espacio
Al principio se creia que estas moléculas no podrían formarse en un lugar en el que
hubiese hidrógeno, pues éste inhibiría su formación, y propusieron como entorno ideal
en el espacio las estrellas que tienen muy poco hidrógeno, las denominadas estrellas R
Coronae Borealis.
En un trabajo publicado el pasado año se demostró con observaciones hechas con el
telescopio espacial Spitzer, de la NASA, que los fullerenos estaban en estrellas con
mucho hidrógeno, lo que contradecía lo que se creía. Con las nuevas investigaciones
también se demuestra que éstas moléculas no se producen en estrellas con poco
hidrógeno, lo que contradice los estudios de laboratorio. Los nuevos resultados dicen
que los fullerenos son mucho más abundantes de lo que se creía, pues se forman en
condiciones "normales" y no en entornos "raros". Además, este descubrimiento puede
ayudar a identificar las moléculas responsables de las bandas difusas interestelares, uno
de los grandes misterios en astrofísica.
Las observaciones actuales han cambiado nuestro entendimiento sobre la formación de
los fullerenos, y que estas sugieren que estas moléculas se producen a partir de granos
de carbono amorfo hidrogenado al ser irradiados por radiación ultravioleta, o por
choques de gas. De ese modo los granos de carbono amorfo hidrogenado se
descomponen, produciendo una química muy interesante en donde se forman fullerenos
e hidrocarburos policíclicos aromáticos, los segundos de los cuales son moléculas
formadas por carbono e hidrógeno que tienen una gran variedad de tamaños.
Los fullerenos se han encontrado en la Tierra, en meteoritos y ahora en el espacio, y
pueden actuar como "jaulas" y llevar dentro otras moléculas. Algunas teorías sugieren
que de este modo las fullerenos podrían haber trasladado a la Tierra sustancias que
permitieron la vida.