Allora questa estate tutti pronti per seguire i rimbalzi di quell'icosaedro tronco?
A me il pallone da calcio fa venire in mente un'altra cosa…(continua)
Allora questa estate tutti pronti per seguire i rimbalzi di quell'icosaedro tronco? A me il pallone da calcio però non fa pensare ai prossimi mondiali ma a una bella storia di fisica, iniziata nel 1985 quando tre scienziati fecero proprio un bel gol. Scoprirono che nell'universo esisteva già una sfera molto simile al pallone da calcio, ma milioni di volte più piccolo.
Era un giorno come tanti, alla Rice University: l'inglese Harold Kroto e gli americani Richard Smalley e Robet Curl tentavano di riprodurre in laboratorio il comportamento di quegli atomi di carbonio che si trovano a galleggiare nella turbolenta atmosfera delle stelle giganti rosse. Ancora non sapevano che quella ricerca li avrebbe portati nel 1996 al premio Nobel. Vaporizzando un pezzo di grafite con un raggio laser, gli scienziati ottennero particelle che formavano una nuova molecola, composta solo da atomi di carbonio: questa però non era né diamante né grafite (il materiale della mina della matita).
Soddisfatti di aver riprodotto un pezzo di cosmo in laboratorio, gli scienziati cominciarono a fare delle ipotesi sulla possibile forma della nuova molecola. Lo spettrografo di massa, uno strumento in grado di indicare la massa della materia, mostrava che il grappolo di carbonio formatosi aveva 720 nucleoni, tra protoni ed elettroni. Un atomo di carbonio è formato da 6 protoni e 6 neutroni, quindi la nuova molecola doveva essere formata da ben 60 atomi. Ma che forma poteva avere? Dopo vari tentativi, gli scienziati ipotizzarono che si trattava probabilmente di una specie di "gabbia", suddivisa in 20 esagoni e 12 pentagoni, con atomi di carbonio a ogni vertice.
Una costruzione geometrica come quella era stata sfruttata nel 1953 dall'architetto americano Richard Buckminster Fuller (1895-1983), che se ne servì per costruire la cupola geodetica, struttura oggi diffusissima per coperture di stadi, padiglioni e così via. La molecola è stata quindi battezzata fullerene (o buckyball o C60) regalando a Buckminster Fuller un posto d'onore anche nel campo della fisica. Nel 1990 i fisici Wolfgang Kraetschmer e Donald Huffman del Max Planck Institut tedesco riuscirono a produrre una quantità di fullerene sufficiente per essere sottoposta a esami più approfonditi. Fu così confermata la struttura a "pallone da calcio", ipotizzata dai futuri premi Nobel.
I ricercatori ottennero anche altre molecole di carbonio, interessanti per future applicazioni, come, per esempio, C70, C76, C78 e C84. Una molecola di C60 ha un diametro di circa un millesimo di millimetro ed è incredibilmente stabile: lanciata contro una superficie di acciaio alla velocità di quasi 30.000 chilometri orari rimbalza, rimanendo completamente intatta. Le singole palle di fullerene possono formare dei cristalli attaccandosi l'una all'altra grazie alle forze di Van der Waals, le stesse che forniscono una certa "untuosità" alle mine delle matite. La grafite che le compone, infatti, è un cristallo formato da fogli sovrapposti di atomi di carbonio, una specie di "sandwich" in cui gli strati rimangono uniti grazie a forze intermolecolari piuttosto deboli, le forze di Van der Waals, appunto.
Sono così deboli che basta l'acqua per neutralizzarle: se provate a inumidire la punta di una matita e la strofinate con i polpastrelli, questi si sporcheranno subito di polvere nera, cioè di carbonio puro. Grazie a questa "morbidezza", i cristalli di fullerene potranno essere utilizzati come lubrificanti per le parti mobili delle micromacchine.
Anche la ricerca medica ha intenzione di sfruttare il poliedrico (è il caso di dirlo!) cristallo di fullerene. Essendo in grado di ospitare dentro di sé altre molecole senza distruggersi, potrà essere impiegato per trasportare i farmaci all'interno del corpo. Il nostro organismo infatti, è in grado di metabolizzare, cioè di smontare, i cristalli di fullerene che, al momento opportuno, rilasceranno il farmaco contenuto. Le molecole di fullerene sono delle fantastiche trasformiste: possono diventare materiali perfettamente isolanti o semiconduttori o conduttori o anche superconduttori a seconda di come sono strutturati i legami con altri atomi o altre molecole. Per esempio, usate pure, le buckyball formano strutture cristalline che si comportano come materiali isolanti (non fanno passare calore né corrente elettrica). Quando però nella struttura delle gabbie vengono inseriti atomi di metalli come potassio o rubidio, i cristalli di fullerene diventano capaci di condurre l'elettricità.
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