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Fulerenos, moléculas clave para el estudio en nanotecnología

Aisladas sintéticamente hace 25 años, las bellas moléculas de fulereno son objeto de estudio intenso en todo el mundo, incluyendo a la UN, debido a que su potencial todavía no ha sido descrito totalmente.

Bogotá D. C., 12 de octubre de 2010Agencia de Noticias UN–

La estructura de la molécula de fulereno es casi una esfera perfecta. Cada una de las uniones representa un átomo de carbono. Imagen tomada de www.ornl.gov

Álvaro Duarte, doctor en química y docente de la Universidad Nacional de Colombia, experto en fulerenos. Fotos: Unimedios

Son múltiples las formas que pueden adquirir los fulerenos al engranarse con otras moléculas.

¿Unas moléculas bellas? Sí, y mucho. Según explica el profesor Álvaro Duarte, químico y director del Grupo de Nuevos Materiales de Fulerenos y Nanotubos de Carbono, del Departamento de Química de la UN, los fulerenos se caracterizan por su particular forma esférica, casi perfecta.

“La familia de los fulerenos es muy grande, están el C60, C70, C76 y C82, por nombrar algunos. Por ejemplo, el C60 tiene 94% de esfericidad y está constituido por 20 hexágonos y 12 pentágonos; cada punto de unión representa un átomo de carbono. Es como ver un balón de fútbol, pero a escala diminuta. Fue solo hasta 1991 que en Alemania investigadores desarrollaron un proceso para producirlos en cantidades de gramos, pues inicialmente solo se descubrieron en un equipo de espectrometría de masas”, sostiene el profesor Duarte.

Este doctor en química aclara que los fulerenos son la tercera forma alotrópica del carbono que se conoce –descubierta en 1985–, es decir, tienen la propiedad de adquirir estructuras moleculares diferentes a partir de los mismos átomos de carbono. Las otras dos formas en que se presenta el carbono son el grafito y el diamante. Un ejemplo más de elementos químicos alotrópicos es el oxígeno, que se presenta como oxígeno atmosférico y como ozono.

Una característica del fulereno es que, al ser una molécula esférica y hueca por dentro, puede albergar otros fulerenos en su interior, algo así como si hubiera un globo dentro de otro. Esto es algo que los científicos llaman nanocebollas.

“Son los casos del fulereno C82 y el C86, que puede alojar el nitruro de escandio, el cual tiene propiedades muy interesantes. Asimismo, en la periferia de las moléculas de fulereno se pueden adicionar otros grupos que mejoran sus propiedades”, describe el profesor Duarte.

Por ahora, los fulerenos se han utilizado en algunas aplicaciones. Por ejemplo, el C80 ha sido unido al gadolinio (elemento químico de la Tabla Periódica) y colocado al grupo de hidroxilo o al de carboxilo para mejorar la solubilidad de determinadas sustancias.

“El gadolinio se utiliza como agente de contraste en resonancia magnética de imagen, pero el problema del producto es que si el cuerpo no lo evacúa rápidamente puede intoxicar a la persona. Lo bueno de los fulerenos es que pueden encapsular a otras moléculas o átomos. En este caso, el gadolinio queda atrapado dentro de la molécula de fulereno, lo que evita que contamine al organismo”, señala el científico.

Otra aplicación se da en la química supramolecular, una nueva área que apenas comienza a explorarse y que constituye una de las rutas sintéticas en las cuales se podría hacer nanotecnología.

Álvaro Duarte señala que, precisamente, los fulerenos son uno de los puntos de partida para los avances en nanotecnología, que cambiarán por completo la manera de hacer ciencia y tecnología a mediano plazo.

La Universidad Nacional de Colombia en la actualidad tiene vínculos de investigación científica con las universidades de Innsbruck (Austria) y Texas (Estados Unidos) para seguir explorando el amplio campo de posibilidades que ofrecen los fulerenos. “El problema que tenemos en Colombia es que hay poca inversión para estos temas de ciencia básica. Es un tema que necesita recursos muy grandes”, manifiesta Duarte.

La científica cubana Margarita Suárez, de la Universidad de la Habana, quien participó en el pasado Congreso Latinoamericano de Química, dice: “Los fulerenos son moléculas bellísimas, para mí son como una obra de arte de Leonardo da Vinci. En el futuro tendrán muchas aplicaciones en la química médica y en la química de los materiales. Por fortuna, en América Latina hay varios grupos de investigación que estamos trabajando en el tema”.

¿Dónde hay fulerenos?
Si bien hay indicios de que los fulerenos pueden hallarse en meteoritos en el espacio –según lo reportó la NASA recientemente– o en cantidades muy ínfimas en la naturaleza, la forma de obtenerlos es mediante procesos sintéticos de laboratorio.

“Se logran obtener con el uso de unos reactores especiales a través del método de descarga eléctrica, a partir de grafito. Cuando evaporo el grafito a altas temperaturas y con unas condiciones especiales, los átomos de carbono se van al ambiente y luego empiezan a condensarse, y por un proceso de autoensamblaje de los átomos y de reconocimiento se forman esas estructuras”, describe el químico de la UN.

(Por: Fin/capg/csm/lrc
)
N.° 907

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