FULLERENOS

Características principales

Son la tercera y menos abundante (con mucho margen) forma alotrópica que podemos encontrar del Carbono elemental de forma natural. Como dato anecdótico, cabe señalar que los primeros Fullerenos fueron sintetizados en laboratorios alrededor de los años setenta del pasado siglo, siendo descubiertos en pequeñas dosis en el mineral conocido como Shungita, que procede de Rusia y al cual se le atribuyen propiedades únicas tales como aplicaciones para sanación, protección antiradiactiva, limpieza de chi… vale, la mayoría de sus “virtudes” son propiedades más pseudo-científicas que demostrables, pero es cierto que contienen fullerenos. Lo que pasa es que ésto se usa en contra del propio conocimiento científico expandiendo o mejor dicho, exagerando las propiedades de un mineral, de tal manera que si en verdad tuviera propiedades anti-bacterianas, tal como es el caso (se conoce desde tiempos de Pedro I “el Grande” de Rusia), dichas características han dado pie a que pasemos de hablar de propiedades anti-microbianas a la posibilidad de curar enfermedades más serias de todo tipo sin ninguna base real demostrable hasta la fecha. En cualquier caso, y dado que estamos hablando de los Fullerenos, primero describamos qué son exactamente. 

Hasta ahora hemos visto que tanto el Grafito como el Diamante son Carbono elemental, o lo que es lo mismo, Carbono puro. Ambas formas reciben el nombre de álotropos, y se diferencian entre sí en muchas características. No obstante, lo que hace al Grafito Grafito y al Diamante Diamante son sus estructuras cristalinas. 

Como hemos visto antes, la estructura cristalina se refiere a la forma en la que están dispuestos los átomos de forma masiva en un álotropo. 

En el Grafito, por ejemplo, los átomos de Carbono se encuentran unidos de forma hexagonal en capas de Grafeno amontonadas entre sí que le confieren sus características. En el Diamante, la esructura cristalina es idéntica a la del Silicio y el Germanio elemental, la llamada Cúbica Diamantina centrada en el cuerpo. Ésta configuración de los átomos sólo está presente en cuatro de los elementos del grupo 14 de la Tabla Periódica, en orden atómico de menor a mayor: Carbono (Diamante), Silicio, Germanio y la forma β (beta) del Estaño, que se forma cuando el metal puro baja de de los 13.2ºC

Así como las capas de Grafeno intercaladas en el Grafito le confieren sus propiedades, buenas y malas, lo mismo ocurre en el caso del Diamante, que asume la estructura que vemos de forma natural en los elementos previamente mencionados. 

Con los fullerenos ocurre exactamente lo mismo, porque su estructura cristalina es diferente tanto a la del Grafito como a la del Diamante. 

Aunque existen varias modificaciones, en un fullereno típico, los átomos de Carbono se hallan enlazados de forma hexagonal, formando lo que muchas veces se llama un “panal de abeja” y está compuesto por 6 átomos de Carbono a su vez unidos a otros 6 en largas cadenas que vistas desde el microscopio se asemejan a las celdas que forman las abejas en sus panales, y que se ha demostrado que es una de las formas óptimas que mejor aprovecha el volumen en el sentido de que es capaz de formar estructuras fuertes en menos espacio que otras formas simétricas. Dicho de otra forma, el “dibujo” (si lo viésemos desde el punto de vista simétrico) es hexagonal. Ahora bien, también el Grafeno es hexagonal y sin embargo sus propiedades son harto distintas. ¿Qué cambia?

En los Fullerenos, las largas cadenas de átomos de Carbono unidos entre sí formando hexágonos adquieren formas tubulares o directamente forman cuerpos esferoideos, tal es el caso de la “buckybola” que se asemeja a un balón de fútbol a tamaño atómico compuesto por átomos de Carbono enlazados de tal forma que conforman una esfera perfecta donde cada partícula se encuentra exactamente tan lejos de su vecina como la anterior y siguiente: hablamos de una estructura simétricamente perfecta. 

Los Fullerenos, como ya hemos dicho, se presentan en muchas formas, pero los más famosos son, con diferencia, los nano-tubos y la buckybola anteriormente mencionada. 

Los nano-tubos son Fullerenos que tienen, como su nombre sugiere, forma cilíndrica, como de “tubo”. Son los más populares e utilizados entre los Fullerenos, a tal punto que mucha gente no sabe que realmente lo son; es decir, se suele pensar erróneamente que los Fullerenos y los Nano-tubos son dos cosas distintas. El motivo radica en que los Nano-tubos son tan populares en comparación al resto de su familia que parece que forman una categoría en sí mismos, cosa no es el caso. 

Los Nano-tubos son sintetizables, y a diferencia del Grafito y el Diamante, tienen propiedades “metálicas”. Sus mayores virtudes son su elevadísima fuerza tensil (o mejor dicho, resistencia tensil) que la sitúan como uno de los materiales más fuertes, si no el que más, en éste aspecto en concreto. Además de una buena resistencia química, los Nano-tubos son también buenos conductores térmicos y eléctricos. Las propiedades de alta tenacidad y dureza del álotropo han propuesto teorías respecto a la fabricación del antiguo y semi-legendario “Acero de Damasco” del cual se decía era capaz de cortar una hoja en el aire y también romper una roca (normalmente, sólo se puede tener un gran filo o mucha tenacidad en el Acero, nunca las dos cosas a la vez a semejantes niveles) de ahí que se haya teorizado que posiblemente, Nano-tubos de Carbono naturalmente presentes en el coque con el que se producían dichas armas les hayan conferido éstas propiedades de las cuales se sigue hablando hasta el día de hoy. Ésta teoría no está confirmada, pero según ella, dado que el Grafito (una forma común y corriente) produce tan buenos resultados en el Acero, la presencia de una forma “mejorada” del Carbono sería, por éste principio, responsable de producir aleaciones de Acero muy superiores, cosa no comparto debido a varios motivos, como por ejemplo el hecho de que a día de hoy es posible llevar a cabo el proceso y sin embargo, no parece rentable, o bien el Acero de Damasco sería de muy buena calidad en su día, pero como todas las cosas de su época, habría sido “vendido” de la manera más exagerada, dándole tintes casi místicos o sobrenaturales para dar sensación de calidad superior. Lo sé porque yo mismo he escrito sobre ésto en el pasado. En cualquier caso, se trata del Fullereno que más se acerca a nuestra disciplina.

Las Buckybolas y otros Fullerenos tienen aplicaciones en la industria médica, pero su importancia en metalurgia es virtualmente nula, por tanto no me extenderé en éste apartado.