Fulerenos, forma de carbono sólido, diferente do diamante e da grafite, devem sua descoberta a um jato supersônico, que não voa

Em 1985, o falecido Richard E. Smalley e Robert F. Curl, da Rice University, e Harold W. Kroto (visitante da University of Sussex, na Inglaterra), com os alunos de pós-graduação James R. Heath e Sean C. O’Brien, estudavam o carbono com uma ferramenta poderosa que Smalley tinha ajudado a desbravar: espectroscopia laser de jatos supersônicos. Nesse sistema analítico, um laser vaporiza quantidades mínimas de uma amostra; o gás resultante, que consiste de aglomerados de átomos de vários tamanhos, é então resfriado com hélio e canalizado para uma câmara de vácuo, na forma de jato. Os aglomerados expandem supersonicamente, o que os resfria e estabiliza para serem estudados.

Ao realizar um experimento com grafite, o grupo da Rice registrou uma abundância de aglomerados de carbono, cada um contendo o equivalente a 60 átomos. Esse comportamento intrigou-os porque não tinham ideia de como 60 átomos poderiam se organizar de forma tão estável. Eles discutiram o enigma durante duas semanas, muitas vezes acompanhados de comida mexicana, antes de chegar a uma conclusão: um átomo de carbono deve se instalar em cada um dos vértices de 12 pentágonos e 20 hexágonos distribuídos como os painéis de uma bola de futebol.

A molécula foi chamada de “fulereno buckminster” em homenagem aos domos geodésicos semelhantes de Buckminster Fuller. As descobertas incendiaram as pesquisas que levaram a versões alongadas chamadas de nanotubos de carbono, que Sumiu Ijima, da NEC, descreveu em um trabalho famoso de 1991.

Tanto nanoesferas como nanotubos poderiam ter sido descobertos antes. Em 1970, Eiji Osawa, da Universidade de Tecnologia de Toyohashi, Japão, postulou que 60 átomos de carbono poderiam assumir uma forma esférica, mas ele, na verdade, não obteve nenhuma. Em 1952, dois pesquisadores russos, L. V. Radushkevich e V. M. Lukyanovich, descreveram a produção em nanoescala de filamentos tubulares de carbono; publicado em russo durante a Guerra Fria, o trabalho recebeu pouca atenção no Ocidente.

Na forma como surgiu, o fulereno buckminster não é difícil de produzir. Ele se forma naturalmente em muitos processos de combustão envolvendo carbono (até queima de vela) e traços podem ser encontrados em fuligem. Desde a descoberta da Rice, os pesquisadores imaginaram formas simples de criar nanoesferas e nanotubos, como disparar um arco elétrico entre dois eletrodos de grafite, ou passar um gás de hidrocarboneto por um metal catalítico.

Nanotubos de carbono levaram a muitas investigações; entre suas várias propriedades intrigantes, suportam as maiores tensões que qualquer outro material conhecido ─ são cem vezes mais resistentes a tensões que aço estrutural comum.

Durante uma entrevista à SCIENTIFIC AMERICAN em 1993, Smalley, que faleceu em 2005 de leucemia, observou que não estava particularmente interessado em tirar proveito dos fulerenos. “O que eu mais quero”, comentou, “é ver que dentro de alguns anos, desses materiais serão muito bem aproveitados”. Considerando que particularmente os nanotubos estão sendo cada vez mais aplicados em áreas como eletrônica, energia, medicina e materiais, o desejo de Smalley muito provavelmente se realizará.

(Por Philip Yam, Scientific American Brasil, 09/11/2009)