Fullerenos

El fullereno es la tercera forma molecular más estable del carbono, tras el grafito y el diamante. Fueron descubiertos por primera vez en 1985 por los investigadores R. Curl, H. Kroto y R. Smalley, aunque su existencia ya fue predicha en 1965. Los fullerenos son moléculas con formas esferoidales que contienen desde 32 hasta 960 átomos de carbono sólidos moleculares, muy estables, ya que no poseen enlaces libres, y que dan lugar a sólidos moleculares blandos. El arquetipo de estas moléculas es la denominada buckminsterfullereno, buckybola o futboleno, de fórmula C60.

PROPIEDADES

Desde su descubrimiento, las propiedades químicas y físicas de los fulerenos todavía continúan bajo un intenso estudio. Entre las propiedades físicas más relevantes se encuentra el gap de energía entre el orbital ocupado de más alta energía (HOMO) y el orbital desocupado de menor energía (LUMO), cuya medida es ca. 1.7 eV. La simetría del estado base del fulereno C60 corresponde al grupo puntual Ih. En esta simetría los orbitales HOMO y LUMO están cinco y tres veces degenerados, hu y t1u respectivamente. Debido a este hecho, transiciones electrónicas desde HOMO a LUMO están prohibidas por simetría. El fulereno C60 presenta 174 modos normales de vibración (3N - 6, donde N = 60 átomos de carbono) en la región del infrarrojo. No obstante, solo cuatro modos normales son activos.
Los fullerenos no son muy reactivos debido a la estabilidad de los enlaces tipo grafito, y son también muy poco solubles en la mayoría de disolventes. Entre los disolventes comunes para los fullerenos se incluyen el tolueno y el disulfuro de carbono.
El fullereno es la única forma alotrópica del carbono que puede ser disuelta.
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.

APLICACIONES

Tienen muchas aplicaciones en la física, en la química, en la industria y en la medicina.
Un ejemplo es la superconductividad, en donde, al introducir un metal alcalino como el potasio dentro de cristales de C60, fundiéndolos, y luego enfriándolos a una temperatura cercana de 18ºK logran una resistencia eléctrica de cero, por la causa de que los electrones extra que el compuesto gana por la pérdida del electrón del metal alcalino, esto debido a que el complejo de los fullerenos puede aceptar electrones, pero difícilmente cederlos.
En la química se pueden usar para aislar átomos de otros elementos dentro de las esferas de los Fullerenos para conservarlos.
Igualmente existe la combinación de polímeros con C60logrando aumentar su resistencia, dureza y aligerar enormemente su peso, o creando lubricantes ideales en donde la fricción es mínima. En la industria se les esta dando uso para crear paneles solares orgánicos, o baterías con mas superficie entre las moléculas de los reactivos para almacenar mayor cantidad de carga, se basan en una doble capa de materiales orgánicos que donan y aceptan electrones, como en lo antes mencionado, se pueden usar fullerenos, principalmente C60y C20, debido a su buena capacidad para aceptar electrones.
En la medicina se usan como antioxidantes, en donde los compuestos con Fullerenos se usan para atrapar radicales libres, creando así antioxidantes, al igual que como antivirales, donde estos compuestos son capaces de incorporarse a los virus y desactivarlos.
Aunque los Fullerenos han demostrado ser tóxicos cuando son ingeridos, probándose primero en peces, los cuales murieron de daño celular en el tejido cerebral, al igual que una inflamación en el hígado.