How big is Buckyball?

Un buckyball este o moleculă de 60 de atomi de carbon uniți într-o cușcă închisă, în formă de minge, cu același model ca o minge de fotbal. Numele său complet este buckminsterfulerenă, iar formula sa este C₆₀. Are aproximativ 1 nanometru în diametru, măsurat ca distanța dintre centrele buckyball-urilor vecine, împachetate într-un solid. Un nanometru este o miliardime de metru.

Dimensiune

Cei 60 de atomi de carbon se află pe suprafața cuștii, care este goală pe dinăuntru. Descoperitorii buckyball-ului au găsit mai târziu cuști de carbon cu atomi de metal prinși înăuntru. Cușca de atomi de carbon în sine are 0,71 nanometri în diametru.

O moleculă nu are un contur net, deoarece electronii din jurul atomilor ei se întind dincolo de centrele acestora. Astfel, fiecare buckyball ocupă mai mult loc decât cușca sa de atomi. În cristalele de C₆₀ solid, centrele moleculelor vecine se află la 1,0 nanometri unul de altul. Valoarea de 1 nanometru din explorator corespunde acestei distanțe.

Cușca are 20 de fețe cu șase laturi și 12 fețe cu cinci laturi. Panourile unei mingi de fotbal urmează același model. La fel este și domul geodezic proiectat de arhitectul american R. Buckminster Fuller pentru expoziția universală din 1967 de la Montreal, iar molecula îi poartă numele.

Comparații de dimensiune

Aproximativ 80.000–100.000 de buckyball-uri puse una lângă alta ar acoperi grosimea unui fir de păr uman, care este de 0,08–0,1 milimetri.
O minge de fotbal este de aproximativ 220 de milioane de ori mai lată decât un buckyball. O minge de fotbal mărită cu același factor ar avea aproximativ 48.000 de kilometri în diametru, adică ar fi de aproape patru ori mai lată decât Pământul.
Doi atomi de cesiu, printre cei mai mari atomi, puși unul lângă altul ar acoperi lățimea unui buckyball.

Cum au fost descoperite buckyball-urile

Robert Curl, Harold Kroto și Richard Smalley au descoperit buckyball-urile în 1985, lucrând împreună cu doctoranzii J. R. Heath și S. C. O'Brien. Au trimis un impuls intens de lumină laser asupra unei suprafețe de carbon și au amestecat atomii de carbon eliberați cu un curent de heliu gazos. Atomii s-au unit în grupuri, iar grupurile de 60 de atomi au fost cele mai frecvente. Stabilitatea lor sugera o formă foarte simetrică.

În 1990, fizicienii W. Krätschmer și D. R. Huffman au produs C₆₀ în cantități suficient de mari pentru a putea fi colectat. Studierea lui a confirmat structura în formă de minge. Curl, Kroto și Smalley au primit împreună Premiul Nobel pentru Chimie din 1996 pentru descoperirea fulerenelor, familia de cuști închise de carbon din care fac parte buckyball-urile.

Buckyball-urile în spațiu

Kroto s-a alăturat experimentului pentru a afla cum s-ar putea forma moleculele de carbon în formă de lanț pe care le găsise în atmosferele stelelor gigante bogate în carbon. La scurt timp după descoperire, oamenii de știință au propus ideea că buckyball-urile ar putea pluti în jurul unor astfel de stele. În 2010, Telescopul Spațial Spitzer al NASA a găsit pentru prima dată în spațiu semne convingătoare ale prezenței lor.

Spitzer a găsit buckyball-uri în Tc 1, un nor de material aruncat de o stea pe moarte. Steaua a fost cândva asemănătoare Soarelui, dar, pe măsură ce a îmbătrânit, și-a aruncat straturile exterioare. Astronomii cred că buckyball-urile s-au format în straturile de carbon aruncate.