Nel novembre 1985, i chimici svelarono una molecola di simmetria senza precedenti – il buckminsterfullerene, o “buckyball” – una scoperta che rimodellò la scienza dei materiali e valse ai suoi creatori il Premio Nobel per la Chimica nel 1996. La storia della sua nascita è una miscela di serendipità, intuizione teorica e incessante sperimentazione.
Il mistero delle catene di carbonio interstellari
La ricerca è iniziata negli anni ’70, spinta da sconcertanti osservazioni di molecole ricche di carbonio nello spazio interstellare. Gli astronomi hanno rilevato catene di carbonio più lunghe di quanto i modelli astrofisici esistenti potrebbero spiegare. La teoria prevalente suggeriva che il raffreddamento delle stelle giganti rosse stesse seminando queste catene nel cosmo, ma le prove rimanevano incomplete.
La svolta della Rice University
Il momento cruciale arrivò alla Rice University, dove il chimico Robert Curl aveva sviluppato una tecnica unica di vaporizzazione laser. Vaporizzando gli atomi da un disco metallico con un laser e poi raffreddandoli in una nuvola di elio, riuscì ad analizzarne la composizione. Harry Kroto, proveniente dall’Università del Sussex, ha proposto di sostituire il disco metallico con la grafite, una forma pura di carbonio, per simulare i gusci esterni delle stelle giganti rosse.
Gli ospiti inattesi
Nel settembre del 1985, per dieci giorni, Kroto, Curl e Richard Smalley, insieme agli studenti laureati Sean O’Brien e Jim Heath, replicarono le lunghe catene di carbonio previste nelle atmosfere stellari. L’esperimento però ha prodotto inaspettati “ospiti non invitati”: molecole contenenti appunto 60 e 70 atomi di carbonio. Queste strutture erano state brevemente osservate in un precedente esperimento alla Exxon, ma il loro significato era stato trascurato.
La struttura del fullerene
Dopo giorni di analisi scrupolose, il team ha realizzato che la molecola composta da 60 atomi di carbonio, C60, possedeva una stabilità straordinaria. A differenza di un foglio piatto di grafene, che sarebbe altamente reattivo a causa dei legami pendenti, C60 era notevolmente inerte. Il puzzle della sua struttura ha consumato il team, che ha fatto ricorso a una modellazione a bassa tecnologia con stuzzicadenti, caramelle gommose e ritagli di carta.
L’eredità di Buckminster Fuller
La svolta arrivò quando Kroto richiamò le cupole geodetiche di Buckminster Fuller, strutture sferiche costruite da triangoli interconnessi. Smalley ha recuperato il libro di Fuller sull’argomento e il team ha riconosciuto la struttura della molecola C60: una disposizione simile a un pallone da calcio di pentagoni ed esagoni. Il composto risultante fu chiamato buckminsterfullerene in onore del visionario architetto e inventore.
L’ascesa dei fullereni
La pubblicazione su Nature del 14 novembre 1985 segnò la nascita dei fullereni, una nuova classe di molecole di carbonio a guscio chiuso. Nel 1990, gli scienziati scoprirono che potevano produrre grandi quantità di buckyball facendo passare un arco elettrico tra bastoncini di carbonio. Questa scoperta ha aperto un nuovo campo della scienza dei materiali, con i fullereni che trovano applicazioni nella nanotecnologia, nella medicina e oltre.
La storia di Buckyballs è una testimonianza del potere della ricerca guidata dalla curiosità. Ciò che era iniziato come un tentativo di comprendere la chimica interstellare si è evoluto in una scoperta rivoluzionaria che ha ridefinito la nostra comprensione delle possibilità molecolari del carbonio
