ALOTROPOS 2

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Angel Herráez

Las asombrosas estructuras del carbono: fullerenos, grafenos
y nanotubos
Vea las estructuras en el siguiente enlace:
http://www.cdlmadrid.org/cdl/archivospdf/ciencias/grafeno-tubo-fullereno.pdf

Dr. Angel Herráez
Dep. de Bioquímica y Biología Molecular, Universidad de Alcalá
angel.herraez@uah.es

Introducción: formas alotrópicas del carbono
Se denomina alotropía a la existenciade diversas formas de un elemento químico, con
estructura diferente pero un mismo estado físico. Por ejemplo, el oxígeno gas se presenta como
dioxígeno (O2) y ozono (O3), el fósforo sólido en formas blanca y roja, el azufre sólido como
plástico, rómbico y monoclínico, etc. En cuanto al carbono, desde hace tiempo se conocen dos
formas alotrópicas (figura 1): el diamante –con los átomos en una redtetraédrica– y el grafito –una
red hexagonal plana–. Más recientemente, se han descubierto otras estructuras, elevando el número
de alótropos principales del carbono al menos a cuatro; estas nuevas formas son el objetivo de este
artículo. (Puede consultarse una revisión reciente en español1, más profunda en términos químicos
de lo que se pretende aquí.)

Fullerenos
¿Por qué ese nombre?
RichardBuckminster Fuller (1895-1983) es un famoso inventor, diseñador y visionario del
siglo XX. Desarrolló sus ideas en forma de “artefactos” –como él los llamaba–, en diversos campos
del conocimiento. Su interés general era la aplicación del diseño y los principios científicos para
resolver problemas comunes relacionados, por ejemplo, con el transporte, la construcción de
edificios, la energía, la pobrezay los problemas ecológicos. Como consecuencia consiguió 28
patentes, publicó 30 libros y recibió numerosos títulos honoríficos.
Su influencia sobre arquitectos, diseñadores, artistas y científicos se refleja, por ejemplo, en la
fundación en 1983 del Instituto Buckminster Fuller, dedicado inicialmente a mantener el archivo de
documentos e invenciones y en la actualidad a “acelerar el desarrollo desoluciones que hacen
avanzar de modo radical el bienestar humano y la salud de los ecosistemas de nuestro planeta”
(http://www.bfi.org/).
El diseño más popular de Richard Buckminster Fuller (década 1960) es la cúpula geodésica, la
cual se dice que se ha empleado más de 300.000 veces en todo el mundo (figura 2). La similitud de

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su aspecto con el de las estructuraspseudoesféricas que puede adoptar el carbono llevó a llamar a
éstas buckminsterfullerenes o bien simplemente fullerenes (y en español, buckminsterfullerenos o
fullerenos). El primer nombre tiende a reservarse para la primera estructura descubierta, el C60,
mientras que fullerenos se usa en sentido más amplio para toda la familia estructural.
Coloquialmente se denomina a menudo en inglés buckyball (Bucky era elapodo familiar de
Richard).

Descubrimiento
En 1966 David E. H. Jones fue el primero en sugerir que el carbono (gracias a algunas
impurezas) formase moléculas huecas gigantes. En 1970 Eiji Osawa propuso la existencia del
fullereno C60, pero su artículo, publicado en japonés, no recibió mucha atención. En el mismo año
Robert W. Henson planteó también la estructura, que no publicó y recibió pocacredibilidad. El
descubrimiento de los fullerenos se atribuye comúnmente a Curl, Kroto y Smalley2 en 1985.
Harry Kroto, un químico que trabajaba en astrofísica en la Universidad de Sussex (Inglaterra),
viajó a Houston (EEUU) para realizar experimentos en la Universidad Rice con Richard Smalley y
Robert Curl, en relación con las reacciones posibles en una estrella gigante roja con atmósfera rica
encarbono. Concretamente, buscaban la formación de largas cadenas de carbono (cianopoliinos,
H[–C≡C]nN). Encontraron, en efecto, que tales compuestos podían formarse pero además
observaron la aparición inesperada de moléculas formadas sólo por carbono, en número par de
átomos, entre 38 y 120 y, dependiendo de las condiciones, mayoritariamente una molécula C60.
El impacto, tanto científico como...