A descoberta do fulereno, uma estrutura que aparenta a de uma bola de futebol e que é composta por 60 carbonos, lançou bases para o revolucionário desenvolvimento da nanotecnologia, motivo pelo qual esta descoberta foi premiada com um Nobel da química no ano de 1996, na pessoa dos responsáveis pela sua descoberta: Robert F. Curl, Harold W. Kroto and Richard E. Smalley.
Embora a descoberta remonte a 1985, apenas na década seguinte houve confirmação experimental da validade da inusitada estrutura proposta para o fulereno.
A confirmação abriu espaço para um novo campo de investigação da qímica, do qual mais recentes desenvolvimentos conduziram à síntese dos nanotubos de carbono.
Curiosamente, praticamente ainda não são conhecidas aplicações práticas comercializadas envolvendo fulerenos pese embora o elevado interesse que este tema desde logo despertou na comunidade científica devido às propriedades invulgares destes materiais.
Admite-se que os sais de C60 possam ter aplicações em supercondutores, polímeros tridimensionais, novos catalisadores, sensores, novos materiais com interessantes propriedades eléctricas e ópticas, etc.
Os fulerenos são formados quando o carbono vaporizado condensa numa atmosfera de gás inerte. O carbono gasoso é obtido por exemplo direcionando um intenso pulso de luz laser para uma superfície de carbono. Os átomos de carbono libertados são misturados com uma corrente de gás hélio e combinam-se para formar aglomerados de alguns até centenas de átomos. O gás é então conduzido para uma câmara de vácuo onde se expande e é arrefecido até alguns graus acima do zero absoluto.
(...) Curl, Kroto e Smalley realizaram esta experiência juntamente com os estudantes de pós-graduação J.R. Heath e S.C. OBrien durante um período de onze dias em 1985. Ao ajustarem a experiência, conseguiram, em particular, produzir aglomerados com 60 átomos de carbono e aglomerados com 70. Os aglomerados de 60 átomos de carbono, C60, foram os mais abundantes. Encontraram uma elevada estabilidade em configuração C60, o que sugeria uma estrutura molecular de grande simetria.
(...) Para obterem mais clareza, Curl, Kroto e Smalley continuaram as suas investigações sobre o C60. Tentaram fazê-lo reagir com outros compostos. Gases como o hidrogénio, óxido nitroso, monóxido de carbono, dióxido de enxofre, oxigénio ou amoníaco foram injetados na corrente de gás, mas não se conseguiu demonstrar qualquer efeito no pico C60 registado no espectrómetro de massas. Isto mostrou que o C60 era um composto de reação lenta.
Fonte: The Nobel Prize
Exemplo de D – oligómero – C60 com propriedades de transdução de energia.
Vida antes e após o prémio Nobel
Desde a descoberta dos fulerenos em 1985, dois outros desenvolvimentos importantes surgiram no panorama dos fulerenos. O grande avanço na ciência do fulereno ocorreu em 1990,[3] quando Wolfgang Kra¨tschmer e Donald Huffman (dois astrofísicos) prepararam pela primeira vez o fulereno C60 em quantidades de multigramas, abrindo assim o mundo do fulereno à funcionalização química e, por conseguinte, à imaginação ilimitada. Foi em 1991 que Iijima alcançou outro grande desenvolvimento na ciência do fulereno com a descoberta dos nanotubos de carbono (NT) em forma de tubo,[4] abrindo assim o caminho para um novo caminho na química, bem como dando origem a um material importante para a emergente indústria da nanotecnologia.
Até agora, podemos afirmar que os fulerenos se tornaram num bloco de construção 3D útil na química, com aplicação em muitos campos diferentes. Este aspecto é suficientemente importante para considerar os fulerenos como uma classe única de compostos por si só. Embora isto não seja suficiente para satisfazer todas as expectativas que surgiram da sua descoberta e preparação inicial, foram encontradas propriedades importantes e em alguns casos realmente notáveis nestes alótropos de carbono que provavelmente encontrarão aplicações reais num futuro próximo. Assim, os fulerenos não só contribuíram para o avanço dos conceitos químicos ao nível da investigação básica, como também permitem a exploração de muitas novas possibilidades nos campos aplicados.
(...) Os fulerenos macromoleculares representam outra importante área de investigação na qual, apesar dos esforços desenvolvidos na síntese de diferentes classes de polímeros à base de C60, aplicações relevantes deverão surgir num futuro próximo, desde que possam ser facilmente produzidos e aplicados para diferentes fins. Entre as potenciais utilizações dos fulerenos macromoleculares, como foi dito anteriormente, as células fotovoltaicas constituem uma das aplicações mais realistas.
Fonte: N. Martín New challenges in fullerene chemistry. Chem. Commun. (20), 2006, 2093–2104.
