Los diminutos “balones de fútbol” que sorprenden a la ciencia

Fulerenos, las moléculas que abrieron caminos insospechados en investigación en nanociencia y en el estudio del universo.

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Cortesía MultimediaService (Instituto de Astrofísica de Canarias)

Si definimos un icosaedro truncado diciendo que es un sólido arquimediano que consiste en un poliedro convexo cuyas caras corresponden a hexágonos y pentágonos que resultan de rebanar los vértices de un cuerpo geométrico tridimensional formado por 20 triángulos equiláteros, seguramente más de uno ha quedado confundido.
Pero si decimos que es un objeto con la forma de un balón de fútbol, entonces ya casi todos entenderán la apariencia que tiene.

La famosa ‘esférica’ que estas semanas es protagonista en la Copa América Centenario, y que fue llamada ‘Ordem Ciento’, mantiene el diseño compuesto por 20 hexágonos y 12 pentágonos, introducido en la Copa Mundial de Fútbol de México 1970. En aquel momento, el ‘Telstar’, de Adidas, era toda una revolución, y lo que antes parecía un balón de voleibol adquirió la estructura estándar de una pelota de fútbol blanca, con sus reconocidos parches negros (que correspondían a los pentágonos), y que al inflarse se aproxima hasta en un 95 por ciento a una esfera perfecta.

La innovación se notaba hasta en su nombre, que provenía del primer satélite artificial de telecomunicaciones en el planeta. El Telstar 1 y su gemelo (Telstar 2) revolucionaron en la década del 60 la televisión y las comunicaciones telefónicas. Pero, lejos de ser novedosa, la forma de icosaedro truncado había sido descrita por el gran científico de la antigüedad Arquímedes de Siracusa más de dos milenios atrás. Posteriormente, en el Renacimiento, fue popular en el mundo artístico y científico.

Leonardo da Vinci pintó esta figura, junto a otras seis decenas de formas geométricas, para ilustrar la obra Las divinas proporciones, una recopilación de aplicaciones de las proporciones matemáticas al arte, la geometría y la arquitectura, escrita por Luca Pacioli.

Lo realmente novedoso sería descubrir que, a nivel microscópico, la naturaleza ya había adoptado esta curiosa forma. Una molécula con la apariencia de pequeñísimos balones de fútbol sorprendió al mundo en 1985.Tres investigadores recibieron el Premio Nobel de Química en 1996 por encontrar una estructura molecular con 60 de los átomos base en la química de la vida: los átomos de carbono. Con un átomo en cada vértice (C60), los llamados fulerenos fueron descubiertos en el laboratorio y se establecieron como nuevas formas estables del carbono, de las cuales hasta ese momento solo se conocían el grafeno y el diamante.

Su aparición abrió caminos insospechados en temas de investigación en nanociencia, que probablemente transformarán la tecnología del futuro. ¿Cómo? ¿Qué relación tendrían con el impulso de la vida en la Tierra?

El hallazgo hace tres décadas de la molécula con apariencia de balón de fútbol, pero con una circunferencia mil millones de veces más pequeña, fue una sorpresa pese a que desde finales de la década de 1960 se había predicho la existencia de “compuestos no planos” del carbono.

A uno de sus descubridores, el británico Harry Kroto, la forma de la molécula le recordaba los diseños futuristas de Richard Buckminster ‘Bucky’ Fuller, y en particular la cúpula geodésica que este inventor patentó en 1954. ‘Bucky’ se había convertido a mediados del siglo XX en un famoso diseñador de estas estructuras y su trabajo resonó con fuerza desde la Exposición Universal de Montreal, de 1963, donde instaló su cúpula más conocida.

Para Kroto fue casi inminente denominar buckminsterfullereno (o buckybola) a la recién descubierta molécula, que también fue llamada futboleno (justamente por el parecido con el balón de fútbol), aunque por la poca afición futbolística de sus descubridores este último apelativo no tuvo tanta repercusión.

El término genérico fullereno (también escrito como fulereno) incluye otras configuraciones tridimensionales que se encontraron para el carbono, como el de 70 átomos (C70), que también tiene forma de pelota, pero en este de rugby. Los fullerenos pueden verse como jaulas cerradas de carbono y en la década de 1990 revolucionaron el campo de la investigación química cuando se comenzaron a desentrañar algunas de sus propiedades.

Su estable estructura de jaula permite, por ejemplo, usarlo para ‘empaquetar’ átomos de diferentes elementos. Abrieron un campo de estudio en ciencia, como lo es el que desarrolla nanoformas de carbono (nanotubos, nanodiamantes o cebollas de carbono). También se encontró que cambia sus propiedades al exponerse a luz ultravioleta y que son superconductores de la electricidad a bajas temperaturas (entre -263 y -233 grados centígrados).

Más sorpresas vendrían en este milenio cuando los fullerenos C60 y C70, que ahora se producen en cantidades de kilos en el laboratorio a partir de hollín como el que sale de los carros y fábricas, fueron encontrados en el espacio exterior. El descubrimiento se dio alrededor de estrellas como nuestro Sol, cuando son viejas (lo que se conoce como nebulosas planetarias). Algunos mantienen que si existen estructuras tan complejas en el universo, puede ser un aliciente para sugerir que los procesos físicos para originar vida podrían ser más comunes de lo que se creía.

Kroto pronosticó que su descubrimiento se encontraría en todo el Universo, y que estas ‘bellas’ moléculas podrían haber transportado el carbono, esencial para nuestra supervivencia, y sustancias que pueden impulsar el comienzo de la vida a los sitios donde luego se forman planetas. Esto último sigue siendo fuente de investigación en astrofísica.

 

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