V listopadu 1985 chemici odhalili molekulu bezprecedentní symetrie – buckminsterfulleren neboli „buckyball“, objev, který změnil vědu o materiálech a vynesl jeho tvůrcům v roce 1996 Nobelovu cenu za chemii. Příběh jeho vzniku je kombinací náhody, teoretického vhledu a neúnavného experimentování.
Záhada mezihvězdných uhlíkových řetězců
Hledání začalo v 70. letech 20. století, popudem k nevysvětleným pozorováním molekul obsahujících uhlík v mezihvězdném prostoru. Astronomové objevili více dlouhých uhlíkových řetězců, než by dokázaly vysvětlit stávající astrofyzikální modely. Převládající teorie naznačovala, že chladnutí rudí obři zasadili tyto řetězce do vesmíru, ale důkazy zůstaly neúplné.
Průlom na Rice University
Klíčový okamžik nastal na Rice University, kde chemik Robert Curl vyvinul unikátní techniku laserového odpařování. Odpařením atomů z kovového disku pomocí laseru a jejich následným ochlazením v héliovém oblaku mohl analyzovat jejich složení. Harry Croteau, který navštívil univerzitu v Sussexu, navrhl nahradit kovový disk grafitem – čistou formou uhlíku – aby napodobil vnější obaly červených obrů.
Nezvaní hosté
Během deseti dnů v září 1985 Croteau, Curl a Richard Smalley spolu s postgraduálními studenty Seanem O’Brienem a Jimem Heathem reprodukovali dlouhé uhlíkové řetězce očekávané ve hvězdných atmosférách. Experiment však přinesl nečekané „nezvané hosty“: molekuly obsahující přesně 60 a 70 atomů uhlíku. Tyto struktury byly krátce viděny v dřívějším experimentu v Exxonu, ale jejich význam byl přehlížen.
Fullerenová struktura
Po několika dnech pečlivé analýzy tým zjistil, že molekula 60 uhlíku, C60, je neobvykle stabilní. Na rozdíl od plochého grafenového listu, který by byl vysoce reaktivní kvůli visícím vazbám, byl C60 překvapivě inertní. Rozuzlení jeho struktury uchvátilo tým, který se uchýlil k primitivnímu modelování pomocí párátek, želé fazolí a papírových výřezů.
Dědictví Buckminstera Fullera
Průlom nastal, když si Croto vzpomněl na geodetické dómy Buckminstera Fullera – kulové struktury postavené z do sebe zapadajících trojúhelníků. Smalley vytáhl Fullerovu knihu na toto téma a tým se naučil strukturu molekuly C60: fotbalový míč vyrobený z pětiúhelníků a šestiúhelníků. Výsledná sloučenina byla pojmenována buckminsterfullerene na počest vizionářského architekta a vynálezce.
Vzestup fulerenů
Publikace v časopise Nature 14. listopadu 1985 znamenala zrod fullerenů, nové třídy uzavřených uhlíkových molekul. V roce 1990 vědci zjistili, že mohou produkovat velké množství buckyballs průchodem elektrického oblouku mezi uhlíkovými tyčemi. Tento objev otevřel novou oblast vědy o materiálech, kde fullereny našly uplatnění v nanotechnologii, medicíně i mimo ni.
Historie buckyballs je důkazem síly zvídavého vědeckého bádání. To, co začalo jako pokus porozumět mezihvězdné chemii, se změnilo v převratný objev, který předefinoval naše chápání molekulárních schopností uhlíku.
