fulerenen

Fullerenen zijn een klasse koolstofallotroppen die bestaan uit gesloten moleculaire koolstofnetwerken. De bekendste is C60, Buckminsterfullerene, een bolvormige structuur met 60 koolstofatomen die is opgebouwd uit twaalf pentagonen en twintig hexagonen, waardoor een hoge symmetrie ontstaat die lijkt op een voetbal. Andere leden zijn onder meer C70 en hogere formaten; er bestaan ook endohedrale fullerenen, waarbij atomen of ionen in de binnenruimte zijn geplaatst. Daarnaast kunnen volledige derivaten ontstaan door functionalisatie aan de buitenkant van de sferes.

Productie en voorkomen: Fullerenen worden hoofdzakelijk geproduceerd door arc discharge of laserablatie van grafiet in een inert medium, gevolgd door extractie uit roet, scheiding en zuivering. Ze komen voor in roetachtige mengsels en zijn in sporen aangetroffen in meteorieten en het interstellaire universum. Het is mogelijk om ze te isoleren en te bestuderen als pure moleculen of als deel van complexere materialen.

Eigenschappen en toepassingen: Fullerenen hebben een sterke chemische stabiliteit en zijn relatief inert als zuivere moleculen, maar kunnen elektronen accepteren en deelnemen aan elektronentransport. Derivaten zoals PCBM worden veel gebruikt als elektron-acceptor in organische zonnecellen, en endohedrale en metallische fullerenen zijn onderwerp van onderzoek op het gebied van katalyse, opslag van elektronen en nanotechnologie. Functionalisatie vergroot oplosbaarheid en opent toepassingen in materiaalkunde, geneeskunde en medicijnafgifte, hoewel medische toepassingen beperkt blijven vanwege kosten en toxicologische overwegingen.

Geschiedenis en betekenis: De ontdekking van fullerenen in 1985 door Kroto, Smalley en Curl leidde in 1996 tot de Nobelprijs voor Scheikunde. De naam Buckminsterfullerene verwijst naar Buckminster Fuller en “buckyballs” is een informele benaming die vaak wordt gebruikt.