Triển vọng ứng dụng của Fulleren

Dạng thù hình này, đầu tiên được tính ra là C ₆₀, gồm 60 nguyên tử cacbon với cấu trúc có tính đối xứng cao nhất trong mọi phân tử đã biết. Nó có dạng một lồng cầu rỗng tạo thành từ các hình ngũ giác và lục giác mà đỉnh là các nguyên tử cacbon, kiểu kiến trúc vòm cầu của kiến trúc sư người Mỹ Richard Buckminster Fuller, do đó dạng thù hình này được đặt tên là Buckminste Fuller và thường gọi tắt là Fulleren. Fulleren C ₆₀trông giống hệt một trái bóng đá (gồm 12 hình ngũ giác và 20 hình lục giác) nên còn có tên là luckyball.

Trong tự nhiên Fulleren có ở các hệ địa chất giàu cacbon và có thể điều chế bằng một số phương pháp vật lý, ví dụ chiếu lade vào cacbon hay hồ quang điện giữa hai thanh cacbon với dòng điện có cường độ khoảng 100A, trong chân không.

Fulleren có nhiều dạng, dạng chứa ít nguyên tử cacbon nhất là C ₃₂, phần lớn là C ₆₀hoặc C ₇₀và dạng bền nhất là C ₆₀. Ngoài loại Fulleren hình cầu người ta còn tìm các Fulleren có các hình dạng khác như hình đồng hồ, hình vi ống.

Fulleren có khả năng chứa bất kỳ nguyên tố nào trong khung của nó, đồng thời liên kết C-C có thể đứt gãy ở vị trí bất kỳ để liên kết với một nguyên tố khác. Như vậy Fulleren sẽ có hàng loạt tính chất hoá học mới do sự có mặt của nguyên tố khác trong khi độ bền và độ cứng vẫn bảo toàn.

Trong y học đã có nhiều công trình nghiên cứu theo hướng dùng lồng cầu C của Fulleren “nhốt” một nguyên tố phóng xạ để đưa vào cơ thể điều trị bệnh ung thư. Theo lý thuyết, lồng cầu cacbon này ngăn không cho nguyên tố phóng xạ phản ứng với cơ thể, nhưng tia phóng xạ trị liệu vẫn thoát ra được.

Các nhà khoa học đã tạo được màng Fulleren có tính thấm lý sinh như xương hay xenlulozơ, cho đường và axit amino đi qua nhưng ngăn chặn các thực thể lớn hơn như virut và kháng sinh. Lita Anderson ở công ty Texac Fulleren cho rằng vì cacbon là một nguyên tố sinh học nên màng bọc Fulleren có thể giúp cơ thể tránh việc thải loại những bộ phận cấy ghép.

Fulleren có các đặc tính quang học, có tính khử quang do vậy có thể bảo vệ mặt hay các bộ phận cảm quang rất nhạy chống lại tia lade hay máy hàn. Trong ngành máy tinh quang học còn non trẻ, Fulleren có thể đóng vai trò công tắc, chỉ cho ánh sáng đi qua với cường độ nhất định và chắn lại ánh sáng có cường độ lớn hơn.

Phòng thí nghiệm động cơ phản lực của NASA đã thử dùng Fulleren trong động cơ phản lực ion, đẩy phi thuyền theo cơ chế phóng những cấu trúc tích điện, khối lượng lớn sau khi đã gia tốc trong điện trường. Ưu điểm của Fulleren là dễ ion hoá và nặng hơn nhiều so với cấu tử đối chứng nặng nhất. Tuy nhiên, Fulleren mới chỉ sản xuất ở mức độ tính bằng gam, do vậy đợi những công nghệ sản xuất khác mới có đủ Fulleren làm nhiên liệu cho tên lửa.

Năm 1990, lần đầu tiên các nhà khoa học của Viện nghiên cứu hạt nhân ở Heidelberg (Đức) cùng với các nhà khoa học thuộc Trường đại học Arizona đã thành công trong việc sản xuất Fulleren với lượng có thể sử dụng được.

Fulleren và các dẫn xuất của nó có nhiều triển vọng ứng dụng trong các ngành khoa học kỹ thuật, y học, hoá học, thiên văn học, siêu dẫn... Hiện nay đã hình thành một ngành hoá học mới, có tên là ngành hoá học Fulleren.

Nguồn: Hoá học và ứng dụng, số 10 (58), 2006, tr 11