EL FULLERENO

En esta entrada hablaré de una de las tres maravillas del Carbono: el fullereno. Las estructuras más estables del carbono son  el diamante, el grafito y el fullereno (o fulereno). Aquí tenéis una imagen para diferenciar las diferentes estructuras del carbono:

De izquierda a derecha: diamante, grafito, cadena de carbono, c60, c70 y nanotubo.

¿Qué es el fullereno? ¿Cual es su estructura?

Es la tercera estructura más estable del carbono (después del diamante y el grafito). Existen distintos tipos de fullereno pero el más conocido, sin ninguna duda es el C-60 o Buckminsterfullereno. Es una molécula compuesta por 60 átomos de carbono (por ello también se denomina C-60). Estos átomos de carbono se unen en hexágonos y conforman una estructura esferoidal como se muestra en la siguiente imagen y vídeo:

El fullereno c-60

Vídeo sobre el fullereno

A continuación os presento las siguientes imágenes de otros tipos de fullereno que, al igual que el c-60, tienen una estructura esferoidal pero no tan perfecta. La imagen de la izquierda corresponde a la estructura de un fullereno gigante.

                            Fullerenos "esferoidales"                                    

Fullereno gigante

¿Cómo fue encontrado el fullereno?

Fue hallado en el siglo XX. El descubrimiento del C-60 o fullereno fue algo casual, un descubrimiento inesperado, puesto que ninguno de los investigadores se había propuesto descubrirlo.

El experimento consistió en hacer incidir un rayo láser sobre un trozo de grafito y mezclar el vapor de carbono  resultante mediante una corriente de helio. De este modo, se encontraron moléculas constituidas por 60 átomos de carbono. 

Los investigadores esperaban obtener una nueva estructura del carbono correspondiente a una molécula larga. Sin embargo, se encontraron con formas esféricas y cilíndricas: el fullereno. La purificación del fullereno era un desafío para los científicos hasta hace poco (hasta ese momento solo lo podían hallar junto con otros elementos, por ejemplo en el hollín de una vela). Fueron unos químicos españoles los que desarrollaron un proceso de obtención puro del fullereno.  

Estas fueron las palabras de uno de sus descubridores:

"Supongamos que encontramos un material que fuera cientos de veces más fuerte que el acero. Supongamos que ese mismo material se pudiera utilizar también para fabricar circuitos electrónicos más pequeños que los chips de silicio de las computadoras actuales. Pues bien, ese material ha sido descubierto y tuve la fortuna de ser miembro de uno de los equipos de científicos que lo descubrieron por accidente."

Bernd Eggen

Propiedades y aplicaciones del fullereno

Antes de entrar directamente con la explicación de las propiedades del fullereno, me gustaría recordar las propiedades del elemento que lo conforma: el carbono. 

Como ya sabéis, sin carbono no hay organismos vivos y ahora entenderéis por qué. El carbono es el elemento más escaso presente en la Tierra. Entonces, ¿por qué la vida ha elegido el carbono para desarrollarse siendo este el más escaso? ¿Por qué no ha escogido a uno de los más abundantes como el silicio?. La contestación a esta pregunta es muy sencilla: el carbono es el elemento más escaso pero más útil:

• Los enlaces entre los carbonos son estables pero renovables, es decir, son lo suficientemente estables como para formar un organismo que no se "deshaga" con facilidad pero son muy fáciles de manejar a la hora de expulsarlos (ej: el CO2 de la respiración). Ahora, vamos a compararlo con el silicio. El silicio es el elemento que conforma la mayoría de los minerales presentes en la corteza terrestre. ¿Os imagináis el trabajo que tendría que realizar el organismo para separar sus enlaces?

• Es ligero para que los seres vivos seamos capaces de movernos a pesar de estar sometidos a la gravedad. Si estuviéramos hechos de plomo, por ejemplo, nos sería imposible movernos como podréis imaginar.

Uso medicinal

Dentro del campo de la nanomedicina (ya tratada en una de mis anteriores entradas) se ha estudiado cómo el fullereno puede usarse como fijador de antibióticos con el fin de atacar bacterias o células cancerígenas.

Solubilidad

El fullereno es muy poco soluble en la mayoría de disolventes comunes. Sin embargo, se disuelve con la presencia del tolueno y del disulfuro de carbono. Dichas disoluciones adquieren un color púrpura intenso.

Tolueno

Estables

Los fullerenos no son muy reactivos debido a la gran estabilidad de sus enlaces. La estabilidad de sus enlaces se debe a que proviene del carbono (como he explicado anteriormente).

Posibles riesgos

Un experimento publicado en una revista estadounidense sugiere que la molécula de fullereno puede ser perjudicial para los organismos. Esta afirmación se basa en un experimento en el cual se introdujo fullerenos en el agua con una concentración muy pequeña. Un pez comúnmente llamado "Black Bass" sufró un daño celular en el tejido cerebral 48 h después.

Foto del pez Black Bass

Las demás propiedades químicas y físicas de los fullerenos están todavía bajo un intenso estudio desde su descubrimiento. 

Conclusión

El fullereno corresponde a un material el cual no se ha encontrado una aplicación práctica inmediata. Sin embargo, es un material muy interesante desde el mundo científico y puede convertirse en el elemento fundamental de muchos productos útiles del futuro. Lamentablemente, solo se financia aquello que puede tener un uso práctico inmediato. Personalmente, espero que este material tan interesante desde el punto de vista científico, no quede en el olvido y se siga estudiando.

Bibliografía

http://es.wikipedia.org/wiki/Fullereno#La_predicci.C3.B3n_y_el_descubrimiento

http://www.planetseed.com/es/sciencearticle/el-descubrimiento-de-los-fullerenos

http://blogs.creamoselfuturo.com/nano-tecnologia/2009/09/04/fullerenos-%C2%BFque-son-y-para-que-sirven/

http://www.esi2.us.es/IMM2/ec/fullerenos.html

http://marisolvillarreal-27.blogspot.com.es/p/los-fullerenos.html

Apuntes de Biología 1º de Bach. - propiedades del carbono

FDO: RAQUEL BARBA SÁNCHEZ. Nº 2. 1ºB BACHILLERATO.