Nieuwe vorm van puur koolstof gemaakt: Buckminsterfullereen

Onderzoekers uit Duitsland en Arizona zijn er in geslaagd om een geheel nieuwe vorm van zuiver koolstof te synthetiseren: C. Het gaat om kristallen van het voetbalvormige Buckminsterfullereen, een reeds enkele jaren geleden voor het eerst beschreven, uiterst merkwaardig koolstofmolecuul.

In 1985 beschreven chemici voor het eerst hoe bij het opdampen van koolstof een verbinding ontstaat met als empirische formule C. Ze postuleerden een icosaedrische molecuulvorm, dat wil zeggen een bolvormige structuur die overeenkomt met een van de 13 semi-regelmatige veelvlakken die al bekend waren in de Oudheid. De vorm, met zijn aangrenzende gelijkzijdige vijf- en zeshoeken, is identiek aan die van de officiele FIFA-voetbal. De zestig koolstofatomen bevinden zich op de even zovele hoekpunten. Het molecule werd vernoemd naar de Amerikaanse architect Richard Buckminster Fuller, bekend om zijn toepassing van icosaedrische elementen in bouwwerken. In een later artikel speculeerden de ontdekkers dat het molecule mogelijk voorkomt in interstellaire stofwolken. Ook suggereerden ze een mechanisme volgens hetwelk de 'voetbal-aromaat' kan uitgroeien tot grotere, Nautilusschelp-achtige structuren.

Het Duits-Amerikaanse team onder leiding van Donald R. Huffman van de vakgroep natuurkunde van de universiteit van Arizona in Tucson is er nu in geslaagd om het vreemde molecule zuiver en in 'grote' hoeveelheden (dat wil zeggen grammen) te synthestiseren. Ze deden dit door grafiet bij een druk van 100 torr te verdampen in helium en het produkt te extraheren met benzeen. De samenstelling van het produkt werd gecontroleerd met behulp van massaspectrometrie, infrarood- en ultraviolet spectroscopie. De onderzoekers slaagden erin om van het C-molecule kristallen te produceren, kleine zeshoekige plaatjes met een diameter van ongeveer een micrometer (een duizendste millimeter). het feit dat dit lukte, is een aanwijzing voor de grote zuiverheid van het materiaal.

Icosaedrische vormen komen in de natuur veelvuldig voor als mantels voor virussen. De C-bolletjes, hoewel veel kleiner, kunnen misschien eveneens in aanmerking komen om er iets in te verpakken: kleinere moleculen bijvoorbeeld, of radioactieve isotopen. Ook zouden ze kunnen fungeren als 'micro-ballonnetjes' of, iets heel anders, als glijmiddel.