Fullerenos fantásticos

Buckminster Fuller, que inventó la cúpula geodésica, tenía una personalidad carismática. Cuando daba una conferencia (asistí una vez a una) era mentalmente estimulante, a pesar de que costaba entenderle. Ahora, una molécula que lleva su nombre para honrarle está estimulando a los científicos y a los medios de comunicación. Tratar de escribir un artículo muy corto sobre esta molécula es algo así como tratar de explicar en una tarjeta de tres por cinco cómo se derrumbó el Imperio Romano. A Gibbon le hizo falta mucho más espacio para hacerlo.

Para empezar, una molécula es un grupo de átomos. Si los átomos no son iguales, a la molécula se la llama «compuesto químico». Algunos son simples, como el agua, y otros complejos, como la mayoría de los compuestos orgánicos. A los químicos les ha costado mucho descifrar la estructura de algunas moléculas mayores. Un avance decisivo bien conocido se produjo en 1865, cuando el químico alemán Friedrich August Kekule von Stradonitz se durmió en un autobús y soñó que una cadena de átomos de carbono se convertía en una serpiente que se enrollaba para agarrar su propia cabeza. Kekule se despertó seguro de que la estructura de los átomos del benceno formaba un anillo hexagonal, y tenía razón.

En 1984 se produjo otro tipo de descubrimiento decisivo. En la Universidad Rice en Houston, Richard Smalley, Bob Curl y el químico británico Harry Kroto querían reproducir en el laboratorio la disposición de las cadenas de átomos en las estrellas gigantes de carbono. Cuando dispararon haces de láser contra el grafito, observaron que se formaban moléculas de carbono grandes y estables, de un tipo desconocido hasta entonces.

Se le llamó «carbono 60», porque sesenta átomos de carbono se disponían por sí mismos en hexágonos y pentágonos para adoptar una forma que recordaba mucho a un balón de fútbol. O a una cúpula geodésica de Fuller, de ahí el nombre de «Buckminsterfullerenos» o «buckybolas». Este gigante fue nombrado «Molécula del año» por la revista Science.

Después de estudiar los resultados del laboratorio de Smalley, los físicos Donald Huffman y Wolfgang Kratschmer descubrieron que en 1982 ya habían obtenido buckminsterfullerenos por accidente cuando vaporizaron electrónicamente grafito sumergido en gas inerte. Esta técnica resultó ser un modo de fabricar grandes cantidades de fullereno. Se han encontrado también otras técnicas, de manera que la investigación sobre los fullerenos está progresando y los científicos están descubriendo cada vez más aspectos sobre la nueva molécula y formando una familia química entera de fullerenos. Las nuevas aplicaciones siguen apareciendo en los periódicos.

Por ejemplo, las buckybolas de carbono 60 proporcionan propiedades ópticas a la película que no dependen linealmente de la intensidad de la luz. En vez de oscurecerse poco a poco, la película, en un punto concreto, se vuelve opaca. Con el tiempo obtendremos métodos más perfectos para protegernos a nosotros y a nuestros equipos de luz de gran intensidad. La regulación eficaz de la luz es una propiedad que tiene muchos otros usos prácticos. Las redes de fibra óptica que utilizan interruptores y moduladores completamente ópticos son una posibilidad apasionante. Algún día podremos tener procesadores digitales ópticos.

De buckybolas comprimidas se obtienen diamantes, pero los fullerenos «forrados» son todavía más interesantes, ya que se transforman en superconductores cuando se consigue que átomos de metales como el rubidio y el potasio rellenen los espacios entre las moléculas de carbono. En Japón, los químicos apelmazan las moléculas con paladio para formar un polímero que es extraordinariamente estable y eléctricamente neutro.

Moléculas de gases como el oxígeno pueden rellenar los espacios octaédricos entre buckybolas tan apretadas entre sí como naranjas embaladas. Resulta que estos fullerenos son selectivos, las moléculas de gas no pueden ser ni muy grandes ni muy pequeñas. Un producto muy útil serían membranas permeables sólo a ciertos gases.

Puesto que los fullerenos son como balones de fútbol, huecos, y se pueden considerar una especie de «cajas», los científicos tratan de cubrir el exterior de la estructura con diferentes átomos, o bien tratan de rellenarla por dentro. Han utilizado potasio, titanio, hierro y escandio. Algo asombroso. ¿Para qué queremos distintos átomos encerrados en una gran molécula de carbono? Depende de lo que contengan, los fullerenos pueden ser unos catalizadores eficaces o desarrollar propiedades magnéticas muy útiles. Se espera también que medicamentos recubiertos con ellos se puedan depositar dentro de un tumor sin dañar otras zonas del cuerpo en su acceso. Se están considerando muchos otros aspectos de los fullerenos utilizados como estuches.

Se ha hablado también de los buckytubos. Se pensaba que eran fullerenos que adoptaban la forma de tubo de estructura helicoidal y no geodésica. Se espera que se puedan convertir en fibras más resistentes. El único problema es que algunos científicos han logrado fotografiar fullerenos con el microscopio de barrido por efecto túnel. Las bolas existen, pero cuando un grupo intentó encontrar buckytubos, no pudo.

Mientras tanto, el resto podemos sentarnos a contemplar boquiabiertos cómo llueven los resultados y cómo se convierten en realidad las aplicaciones prácticas a partir de los fullerenos.