Fulerenos: a alotropia versátil

Após as descobertas do diamante, do grafite e do carvão, outra forma alotrópica (quando um mesmo elemento químico pode originar substâncias simples diferentes) do carbono foi descoberta em 1985, tornando-se popular entre os químicos, tanto pela sua beleza estrutural quanto pela sua versatilidade para a síntese de novos compostos químicos. São os fulerenos. O grafite e o diamante, nossos velhos conhecidos, podem ser encontrados na natureza de forma simples. O grafite é esse mesmo que você está imaginando: o do lápis. Ele é considerado a forma mais “macia” do carbono. Já o diamante é muito duro, sendo usado para riscar e cortar materiais como o vidro, na fabricação de jóias e em perfurações geológicas. Entre as formas alotrópicas do carbono, esta é a terceira mais estável, depois do diamante e da grafite. A pergunta agora é: se esses dois materiais são feitos do mesmo elemento, o que faz um ser grafite e outro diamante? Resposta: a arrumação dos átomos!

Figura 1: Estrutura molecular do grafite

Em 1985, os cientistas Robert Curl Jr. e Richard Smalley da Rice University, Houston, Texas, Estados Unidos, juntamente com Sir Harold Kroto daUniversity of Sussex Brighton, do Reino Unido anunciaram a descoberta da molécula a qual batizaram com o nome de buckminsterfullerene em homenagem ao arquiteto norte-americano Buckminster Fuller, inventor do domo geodésico, estrutura de aparência semelhante à da molécula alotrópica de carbono recém descoberta.

Figura 2: Estrutura molecular do buckminsterfullerene (C60)

Descoberta

Os fulerenos (buckyballs em inglês) foram detetados pela primeira vez em 2010, através do telescópio espacial Spitzer. Estas moléculas parecem muito com pequenas bolas de futebol compostas por 60 átomos de carbono (C60). Elas possuem quantidades diferentes de átomos de carbono, podendo ser formados por 20, 60, 70, 100, 180, 240 e até 540 átomos de carbono. É comumente falado do C60 e também do C70, pois estes foram os primeiros a serem descobertos e também são os mais comuns, mas os outros também têm importância na classe dos fulerenos. O Splitzer voltou a encontrar esta “espécie” alotrópica do carbono, com a forma de um icosaedro truncado (sólido de Arquimedes com 12 faces pentagonais regulares e 20 faces hexagonais regulares), anteriormente conhecido como a molécula de buckminsterfulereno. Somando o volume total do conjunto de fulerenos encontrados, daria para preencher 10.000 vezes o volume que monte Everest ocupa. A molécula C60  tornou-se popular entre a comunidade de químicos, pela sua beleza e versatilidade na síntese de novos químicos.

Figura 3: Uma foto infravermelha da Pequena Nuvem de Magalhães obtida pelo Spitzer

Em pressões da ordem de 250 mil atmosferas, os fulerenos transformam-se em diamantes. Os fulerenos também podem ter aplicações biomédicas, tais como a atividade antiviral, antioxidante, antimicrobiana, transporte de drogas de efeito redioterápico e contrastes para diagnóstico por imagem.