Buckyballs ganz groß

von Prof. Oliver Reiser

314 Millionen molekulare Fußbälle passen in den WM-Fußball. Auch wenn man damit keine Tore schießen kann: Das Spielen mit den Buckyballs macht Chemikern genauso viel Spass wie Klinsmann & Co mit dem Lederball

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Was man im Ruß so finden kann

So wurden die molekularen Fußbälle erst durch ein Verfahren in großen Mengen zugänglich, das von Wolfgang Krätschmer vom Max-Planck Institut für Kernphysik in Heidelberg in Zusammenarbeit mit Donald Huffman von der University of Arizona, Tucson entwickelt wurde. Durch Verdampfen von Kohle konnten die Forscher durch anschließende Extraktion des Rußes mit Benzol verschiendene Fullerene isolieren, die durch chromatographische Methoden getrennt werden konnten. Hierdurch konnte das C₆₀ Molekül umfassend untersucht und in seiner postulierten Struktur bestätigt werden, woraufhin ein Forschungsboom auf diesem Gebiet begann, an dem sich viele Laboratorien in der ganzen Welt beteiligen.

Früher Nobelpreis

Den Nobelpreis erhielten Harold Kroto, Richard Smalley und Robert Curl für die Entdeckung und spektroskopische Untersuchung der Fullerene im Jahre 1996. Wolfgang Krätschmer und Donald Huffman gingen leer aus. Meiner Meinung war die Vergabe des Nobelpreises für die Buckyballs jedoch insgesamt verfrüht. Der Nobelpreis soll für eine Entdeckung vergeben werden, die der Menschheit nutzt, diesen Anspruch sind die Fullerene aber bislang schuldig geblieben. Zwar werden revolutionäre Anwendungen für Fullerene diskutiert, etwa als organische Supraleiter oder als Transportmoleküle für Arzneimittel, eine Realisation ist jedoch noch in weiter Ferne.

Ein Architekt und Philosoph als Namensgeber

Benannt sind die Fullerene beziehungsweise die Buckyballs nach dem amerikanischen Architekten, Erfinder und Philosoph Richard Buckminster Fuller (1895-1983), der durch seine visionären Bauten wie dem aus Fünf- und Sechsecken bestehenden geodesischen Dom - Beitrag der USA zu Expo 1967 in Montreal, Canada - berühmt geworden war.

Die Mathematik der Fußbälle

Ein Fulleren ist ein abgestumpfter Ikosaeder, der somit aus zwölf Fünf- und aus 20 Sechsringen besteht.

Den Radius für einen abgestumpften Ikosaeder mit der Seitenlänge a kann man in etwa abschätzen mit

r = a * 2.5

Die exakte Formel lautet:

wonach sich für eine Seitenlänge von a = 143 pm ein Durchmesser von d = 2r = 709 pm ergibt. Ein Fußball hat einen Durchmesser von d = 0.22 m, damit ist ein Buckyball etwa 314 Millionen mal kleiner.

Für das C₆₀ Molekül findet man in der Literatur als äußeren Durchmesser, das heißt inklusive Elektronenhülle, die Angabe von einem Nanometer (= 1000 pm).

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