(Phys.org) - Después de explorar durante 25 años, Los científicos han resuelto la cuestión de cómo se forma la icónica familia de moléculas de carbono enjauladas conocidas como buckyballs.

Los resultados de la Universidad Estatal de Florida y el Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias, o MagLab, en Tallahassee, Fla., arrojar luz fundamental sobre el autoensamblaje de redes de carbono. Los hallazgos deberían tener implicaciones importantes para la nanotecnología de carbono y proporcionar información sobre el origen de los fullerenos espaciales. que se encuentran en todo el universo.

Mucha gente conoce el buckyball, también conocido por los científicos como buckminsterfullereno, carbono 60 o C ₆₀ , de las portadas de los libros de texto de química de su escuela. En efecto, la molécula representa la imagen icónica de la "química". Pero cómo estos a menudo son altamente simétricos, En primer lugar, la formación de hermosas moléculas con propiedades fascinantes ha sido un misterio durante un cuarto de siglo. A pesar de la investigación mundial desde el descubrimiento de C en 1985 ₆₀ , buckminsterfullereno y otros, Las moléculas de C60 no esféricas, conocidas colectivamente como fullerenos, han guardado sus secretos. ¿Cómo? Nacen en condiciones de gran energía y crecen ultrarrápido, haciéndolos difíciles de analizar.

"La dificultad con la formación de fullereno es que el proceso termina literalmente en un instante; es casi imposible ver cómo se realizó el truco de magia de su crecimiento, "Dijo Paul Dunk, estudiante de doctorado en química y bioquímica en Florida State y autor principal del trabajo.

En el estudio, publicado en la revista revisada por pares Comunicaciones de la naturaleza , los científicos describen su ingenioso enfoque para probar cómo crecen los fullerenos.

“Comenzamos con una pasta de moléculas de fullereno preexistentes mezcladas con carbono y helio, disparó con un láser, y en lugar de destruir los fullerenos, nos sorprendió descubrir que realmente habían crecido, "escribieron. Los fullerenos fueron capaces de absorber e incorporar carbono del gas circundante.

Al usar fullerenos que contenían átomos de metales pesados ​​en sus centros, los científicos demostraron que las jaulas de carbono permanecieron cerradas durante todo el proceso.

“Si las jaulas crecieran al abrirse, hubiéramos perdido los átomos de metal, pero siempre se quedaron encerrados por dentro, "Dunk notó.

Los investigadores trabajaron con un equipo de químicos de MagLab usando el espectrómetro de masas de resonancia ciclotrónica de iones de transformada de Fourier de 9.4 tesla del laboratorio para analizar las docenas de especies moleculares producidas cuando dispararon la pasta de fullereno con el láser. El instrumento funciona separando moléculas según sus masas, permitiendo a los investigadores identificar los tipos y números de átomos en cada molécula. El proceso se utiliza para aplicaciones tan diversas como la identificación de derrames de petróleo, biomarcadores y estructuras proteicas.

Los resultados de la investigación de buckyball serán importantes para comprender la formación de fullereno en entornos extraterrestres. Informes recientes de la NASA mostraron que los cristales de C ₆₀ están en órbita alrededor de soles distantes. Esto sugiere que los fullerenos pueden ser más comunes en el universo de lo que se pensaba anteriormente.

“Los resultados de nuestro estudio seguramente serán extremadamente valiosos para descifrar la formación de fullereno en ambientes extraterrestres, "Dijo Harry Kroto de Florida State, un premio Nobel por el descubrimiento de C ₆₀ y coautor del estudio actual.

Los resultados también proporcionan información fundamental sobre el autoensamblaje de otros nanomateriales de carbono de importancia tecnológica, como los nanotubos y el nuevo prodigio de la familia del carbono. grafeno.