El juego de recortables más pequeño del universo

Un equipo multidisciplinar de investigadores españoles ha encontrado un nuevo proceso para fabricar fullerenos, unas moléculas de carbono similares a balones de fútbol, pero 100 millones de veces más pequeñas. Estas estructuras esféricas, cuyo descubrimiento en 1985 mereció el premio Nobel de Química, tienen prometedoras aplicaciones, sobre todo en los ámbitos de la electrónica molecular y la biomedicina.

La sustitución del silicio de los dispositivos electrónicos por fullerenos permitirá, según algunos científicos, crear ordenadores personales del tamaño de una tarjeta de crédito. Y su particular estructura, rígida y hueca, podría servir para enjaular elementos químicos con propiedades magnéticas, como el gadolinio, con el fin de aumentar la señal en los estudios de resonancia magnética nuclear utilizados en la detección del cáncer.

La nueva técnica de producción de fullerenos, publicada hoy en las páginas de Nature, facilitará el desarrollo de estas aplicaciones, todavía en fase de investigación. Estas moléculas se producen de manera abundante en cualquier combustión, pero su síntesis controlada requería hasta ahora técnicas muy complejas, como la vaporización del grafito.

Pajaritas nanométricas

El nuevo procedimiento, concebido por científicos del Instituto de Ciencia de Materiales (CSIC) y la Universidad Autónoma de Madrid, es similar al origami, el arte japonés de plegar papel, pero a escala nanométrica. El equipo ha sintetizado diferentes moléculas planas de carbono, que se pliegan sobre sí mismas de manera espontánea al situarlas sobre una superficie de platino a 500 grados. Como un folio que se transformara en pajarita al meterlo en un horno.

Como explica uno de los responsables del trabajo, Rubén Pérez, del departamento de Física Teórica de la Materia Condensada de la Universidad Autónoma, "la ventaja de este proceso es que permite obtener, de manera controlada, balones perfectos, con 60 átomos de carbono, y, además, balones imperfectos".

Estos últimos, conocidos como heterofullerenos, surgen al reemplazar algunos átomos de carbono por otros elementos. Con su método de nanopapiroflexia, los investigadores han conseguido, por primera vez, un heterofullereno C57N3, una pelota compuesta por 57 átomos de carbono y tres de nitrógeno.

Moléculas dopadas

"Al dopar las moléculas con otros elementos cambiamos sus propiedades", aclara Pérez. En el caso de los fullerenos de 60 carbonos, la sustitución de tres de ellos por átomos de nitrógeno consigue que la molécula transporte la corriente sólo en un sentido, una propiedad esencial en los dispositivos electrónicos.

La producción controlada de fullerenos pondrá a disposición de los laboratorios de todo el mundo moléculas esféricas a la carta. Uno de los sueños de los biomédicos, unir a los fullerenos otras biomoléculas, como fármacos inhibidores del virus del sida, para que sean transportadas por el organismo hasta encontrar el virus, está más cerca.

Sin embargo, aún quedan pendientes muchas incógnitas, como qué hacer con este taxi molecular cuando se haya desprendido de su carga. La pelota parece estar ahora en el campo de los investigadores del reciclaje.

El físico José Ángel Martín-Gago, del Instituto de Ciencia de Materiales (CSIC), es uno de los padres de la nueva técnica. 

Uno de los descubridores de los fullerenos, Harold Kroto, predijo que las primeras aplicaciones de estas moléculas llegarían en 2010. ¿Está de acuerdo?

La verdad es que se han sintetizado más de 1.000 nuevas moléculas basadas en fullerenos y hay más de 100 patentes internacionales registradas, pero no hay ninguna aplicación real. La gente ha patentado las aplicaciones sin tenerlas. Creo que habrá que esperar hasta 2020.

¿Estas moléculas pueden ser perjudiciales para los organismos?

Sería ingenuo decir que no tienen ningún peligro. Los fullerenos podrían unirse y formar un cristal dentro del cuerpo, por eso las aplicaciones médicas van para largo, porque hay que garantizar su seguridad.

¿Se puede jugar al fútbol con un nanobalón?

Con la punta de un microscopio de efecto túnel puedes dar un golpe al fullereno y que ruede, pero no tienes rival. Son más útiles para jugar a las canicas.