كرة بوكي جزيء من 60 ذرة كربون ترتبط معًا في قفص مغلق على شكل كرة، على النمط نفسه الذي في كرة القدم. واسمها الكامل بكمنستر فوليرين، وصيغتها C60. ويبلغ قطرها نحو 1 نانومتر، مقيسًا بالمسافة بين مراكز كرات بوكي المتجاورة المتراصة معًا في مادة صلبة. النانومتر جزء من مليار من المتر.
الحجم
تقع ذرات الكربون الـ60 على سطح القفص المجوف. وقد وجد مكتشفو كرة بوكي لاحقًا أقفاصًا كربونية حُبست داخلها ذرات معدنية. أما قفص ذرات الكربون نفسه فيبلغ قطره 0.71 نانومتر.
ليس للجزيء حافة صلبة، لأن الإلكترونات المحيطة بذراته تمتد إلى ما وراء مراكز الذرات. لذا تشغل كل كرة بوكي حيزًا أكبر من قفص ذراتها. وفي بلورات C60 الصلبة تبعد مراكز الجزيئات المتجاورة بعضها عن بعض 1.0 نانومتر. ويطابق الرقم 1 نانومتر في المستكشف هذه المسافة.
للقفص 20 وجهًا سداسي الأضلاع و12 وجهًا خماسي الأضلاع. وتتبع قطع كرة القدم النمط نفسه. وكذلك القبة الجيوديسية التي صممها المهندس المعماري الأمريكي ر. بكمنستر فولر للمعرض العالمي عام 1967 في مونتريال بكندا، وقد سُمّي الجزيء باسمه.
مقارنات الحجم
- لو وُضعت نحو 80,000 إلى 100,000 كرة بوكي جنبًا إلى جنب لامتدّت على عرض شعرة الإنسان، التي يتراوح عرضها بين 0.08 و0.1 مليمتر.
- يبلغ قطر كرة القدم نحو 220 مليون ضعف قطر كرة بوكي. ولو جرى تكبير كرة قدم بالعامل نفسه لبلغ قطرها نحو 48,000 كيلومتر، أي ما يقارب أربعة أضعاف قطر الأرض.
- لو وُضعت ذرتا سيزيم، وهما من أكبر الذرات، جنبًا إلى جنب لامتدّتا على عرض كرة بوكي.
كيف اكتُشفت كرات بوكي
اكتشف روبرت كيرل وهارولد كروتو وريتشارد سمولي كرات بوكي عام 1985، بالعمل مع طالبي الدراسات العليا ج. ر. هيث وس. ك. أوبراين. وجّهوا نبضة قوية من ضوء الليزر إلى سطح من الكربون، وخلطوا ذرات الكربون المتحررة بتيار من غاز الهيليوم. فارتبطت الذرات في عناقيد، وكانت العناقيد المؤلفة من 60 ذرة هي الأكثر شيوعًا. وأشار ثبات هذه العناقيد إلى أن لها شكلًا شديد التناظر.
وفي عام 1990 أنتج الفيزيائيان و. كريتشمر، ود. ر. هوفمان المركّب C60 بكميات كبيرة بما يكفي لجمعها. وأكدت دراسته البنية الكروية. واقتسم كيرل وكروتو وسمولي جائزة نوبل في الكيمياء لعام 1996 تقديرًا لاكتشاف الفوليرينات، وهي عائلة الأقفاص الكربونية المغلقة التي تنتمي إليها كرات بوكي.
كرات بوكي في الفضاء
انضم كروتو إلى التجربة ليعرف كيف يمكن أن تتكون جزيئات الكربون السلسلية الشكل التي وجدها في أجواء النجوم العملاقة الغنية بالكربون. وبعد الاكتشاف بوقت قصير، اقترح علماء أن كرات بوكي قد تطفو حول هذه النجوم. وفي عام 2010 عثر تلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لناسا على علامات مقنعة عليها في الفضاء للمرة الأولى.
وعثر سبيتزر على كرات بوكي في Tc 1، وهي سحابة من المواد طرحها نجم يحتضر. كان هذا النجم في الماضي يشبه الشمس، لكنه طرح طبقاته الخارجية مع تقدمه في العمر. ويرى علماء الفلك أن كرات بوكي تكونت في طبقات الكربون المطروحة.
المصادر
- Press release: The Nobel Prize in Chemistry 1996. Royal Swedish Academy of Sciences, 1996.
- Raman Spectroscopy of Fullerenes: From C60 to Functionalized Derivatives. Qin et al., Molecules, 2025.
- Thermally Activated Sliding of C60 on Gold. Pierno et al., ACS Omega, 2025.
- Strain-Relief Patterns and Kagome Lattice in Self-Assembled C60 Thin Films Grown on Cd(0001). Wang et al., International Journal of Molecular Sciences, 2021.
- Space Balls (Artist's Concept). NASA Jet Propulsion Laboratory, 2010.
- Law 2: The Ball. International Football Association Board.
- Earth Fact Sheet. NASA, 2024.
- Cesium. PubChem, National Library of Medicine.
- Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.