Nanotecnología

Parece ser que la conexión mencionada en el post del Nobel de Química de 1996 entre algunos objetos astronómicos y los fullerenos ha llamado la atención de alguno de vosotros, por lo que me he decidido a comentarla un poco más en este nuevo post.

A comienzos de la década de 1970, dos nuevas ramas de la Química, la Química Astrofísica y la Química de Racimos o de Agregados (Cluster Chemistry), abrían el camino a nuevos descubrimientos con la ayuda de la Radioastronomía (las señales de radio generadas por las nubes interestelares pueden utilizarse para detectar moléculas). En la Universidad de Sussex, Harry Kroto y David Walton trabajaban por aquel entonces en la síntesis de largas cadenas de C terminadas en hidrógeno por un extremo y nitrógeno por el otro (como HC5N, HC7N y HC9N). Ambos se dieron cuenta de que los espectros de estas sustancias coincidían con algunos picos de emisión o absorción observados en nubes de gas procedentes de la Vía Láctea . También detectaron señales de esas nubes que sugerían la presencia de cadenas de C todavía más largas de las que ellos podían sintetizar en la Tierra. Además, la concentración de dichas moléculas era mucho mayor de la esperada. Por tanto, la pregunta era: ¿de donde venían?….

Una posible solución apuntaba a las estrellas, que generan energía fusionando elementos ligeros (como el H) y los convierten en otros más pesados. Kroto conjeturó que la fuente de estas largas cadenas se encontraba de hecho en las estrellas gigantes rojas ricas en carbono, a las que se les ha terminado su combustible inicial (el H) y queman ahora helio (He). Este carbono es entonces arrojado al espacio interestelar. En 1985, Kroto persuadió a un colega estadounidense, Rick Smalley, para que colaborara en un proyecto para simular las condiciones de las estrellas gigantes rojas en el laboratorio. En la máquina de Smalley, un potente láser evaporaba un fragmento de grafito que se convertía en una nube caliente de partículas que se enfriaban después con He gaseoso, lo que permitía que los átomos se condensaran en clusters. La mezcla fue analizada mediante un espectrómetro de masas , el cuál indicó un gran número de moléculas con una masa de 720. Los únicos elementos presentes eran He y C. Como el He es un gas inerte, la conclusión fue que las moléculas investigadas debían estar compuestas por 60 átomos de C, cada uno de los cuales tiene una masa de 12. El pico de 720 del gráfico producido por el espectrómetro de masa era muy fuerte, lo que implicaba que el C60 era capaz de formarse y sobrevivir en el ambiente de alta energía del espectrómetro. Esto sólo podía significar que esa configuración de 60 átomos de C era de alguna manera extraordinariamente estable. Entonces vino el dilema: el espectrómetro mostraba una clara evidencia de la existencia del C60, pero las cantidades detectadas eran demasiado pequeñas para permitir un análisis estructural. Después de varios días de discusión, los futuros Nobel propusieron una hermosa y arriesgada hipótesis: los 60 átomos de C se organizaban en una estructura muy simétrica similar a la de un balón de fútbol, que bautizaron como buckminsterfullereno. Como se explica en el post anterior, esta hipótesis se confirmó cuando se ideó un método de fabricar C60 en grandes cantidades.

Una de las aspiraciones de Kroto – encontrar fullerenos extraterrestres – se hizo realidad en 1996, cuando Jeffrey Bada, un geoquímico de la Scripps Institution of Oceanography (La Jolla, California), describió buckyballs que podrían tener su origen fuera de nuestro sistema solar. Bada analizó la cantidad y tipo de isótopos de He atrapados en los buckyballs encontrados en rocas que extrajo del cráter dejado por el impacto de un meteorito 1850 millones de años atrás en Canadá. Los estudios de Bada sugerían que las moléculas se habían formado cerca de una gigante roja. Exactamente el mismo escenario en el que Kroto había pensado casi 20 años antes que se podrían encontrar estas cadenas interestelares de carbono…

Las teorías de Bada se confirmaron en 2000 cuando Luann Becker (Universidad de Califonia – Sta. Bárbara) y sus colaboradores encontraron fullerenos no sólo en muestras recogidas en el cráter dejado por el impacto de otro meteorito, sino en dos meteoritos propiamente dichos.

Este artículo fue publicado el 14-Noviembre-2006 a las 2.12 pm por Ana Urbieta bajo la categoría Premios Nobel de la Nanotecnología. Puede obtener un aviso de los comentarios a este artículo usando el RSS 2.0 feed.

Tags: buckminsterfullereno, buckyballs, carbono, clusters, fullerenos, Nobel de Química