Buckminsterfullereno: Uma molécula de muitas faces

Imagem da cúpula geodésica Biosphère em Montréal, Canadá, construída em 1967. Fonte: Wikimedia Commons.

Por Leandro R. Tessler

No blog Módulo de Psi ao Quadrado

Buckminster Fuller foi uma dessas pessoas que marcaram seu tempo. Quando jovem foi expulso duas vezes de Harvard. Por sorte nos Estados Unidos arquitetura não é uma profissão regulamentada. Fuller ficou conhecido mundialmente nos anos 60 por sua visão de mundo de harmonia com a natureza, alinhada com o espírito da época. Mas o que realmente lhe deu fama foram seus projetos de edificações em formas geodésicas. Na época isso era uma revolução conceitual, o triunfo da matemática sobre a forma. Talvez a mais famosa seja a Biosphère em Montréal, Canadá,construída em 1967.

Buckminster Fuller na juventude.

O carbono é um elemento fascinante. Ele tem 4 elétrons de valência, que um estudante de física esperaria estarem configurados como 2s2 2p2. No entanto, ao formar ligações químicas o sistema diminui sua energia formando híbridos: combinações lineares de soluções da equação de Schroedinger que chamamos de sp, sp2 e sp3. Até 1985 duas formas de carbono puro eram conhecidas: grafite com a hibridização sp2 e diamante com a sp3. Na verdade 3, pois carbono amorfo pode conter uma mistura das duas. 

Mas tudo mudou quando um grupo de pesquisadores da Rice University anunciou a síntese de uma nova forma de carbono. O artigo original está disponível ao público na revista científica Nature. Ao evaporar carbono usando um laser pulsado sob certas condições o espectrometro de massa mostrava uma alta concentração de clusters de 60 átomos. O grupo corretamente interpretou esse resultado como resultante da formação de estruturas em que os átomos de carbono sp2 formam hexágonos e pentágonos como numa bola de futebol. Uma estrutura geodésica como as imaginadas por Fuller. 

Visão em 3Dda molécula de Fulereno  usando um programa típico de visualização molecular.
Fonte: Wikimedia Commons

Numa justa homenagem, os autores batizaram essa nova forma de carbono Buckminsterfullerenos, que logo viraram buckyballs ou simplesmente fulerenos. As buckyballs C60 foram o primeiro passo para a descoberta de outros fulerenos como C70, C76, C78 e C84, para os nanotubos de carbono e para o grafeno.

Fulerenos C60 em solução. Fonte: Wikimedia Commons.

Em 1996, os autores Robert F. Curl Jr, Sir Harold Kroto e Richard E. Smalley dividiram o Prêmio Nobel da Química.

A referência para o artigo original é:

H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O'Brien, R. F. Curl, & R. E. Smalley (1985). C60: Buckminsterfullerene Nature, 318 (14 November 1985), 162-163