I fullereni sono una forma di molecola di carbonio che non è né grafite né diamante. Sono costituiti da una disposizione sferica, ellissoide o cilindrica di dozzine di atomi di carbonio. I fullereni prendono il nome da Richard Buckminster Fuller, un architetto noto per la progettazione di cupole geodetiche che assomigliano in apparenza a fullereni sferici. Un fullerene sferico assomiglia a un pallone da calcio e viene spesso chiamato “buckyballs”, mentre i fullereni cilindrici sono noti come “buckytubes” o “nanotubi”.
I fullereni sono stati scoperti come una sorpresa inaspettata durante gli esperimenti di spettroscopia laser alla Rice University nel settembre 1985. Il Premio Nobel per la Chimica 1996 è stato assegnato ai professori Robert F. Curl, Jr., Richard E. Smalley e Sir Harold W. Kroto per la loro scoperta . Le molecole di fullerene sono costituite da 60, 70 o più atomi di carbonio, a differenza del diamante e della grafite, le forme più familiari di carbonio.
I fullereni si trovano naturalmente solo in piccole quantità, ma sono state suggerite diverse tecniche per produrli in volumi maggiori. La tecnica moderna utilizza una fiamma di benzene per produrre fullereni. Altre tecniche includono la vaporizzazione di barre di grafite e la deposizione di vapore chimico catalitico dal vapore di etanolo.
La famiglia dei fullereni di molecole di carbonio possiede una gamma di proprietà uniche. Un nanotubo di fullerene ha una resistenza alla trazione circa 20 volte quella delle leghe di acciaio ad alta resistenza e una densità metà di quella dell’alluminio. I nanotubi di carbonio dimostrano proprietà superconduttive e sono stati sintetizzati singoli nanotubi lunghi fino a 4 centimetri. Esiste una serie di aziende per sviluppare nanotubi per applicazioni commerciali, tra cui memoria per computer, cavi elettronici e scienza dei materiali. Un giorno i nanotubi potrebbero essere usati per creare computer futuristici non possibili con le tecniche litografiche convenzionali.
I nanotubi sono stati al centro del fermento che circonda il campo emergente della “nanotecnologia”. L’associazione a volte è fuorviante; quando il fisico Richard Feynman originariamente propose di costruire sistemi di produzione che assemblassero prodotti a livello molecolare (“nanotecnologia molecolare”), stava parlando di minuscoli sistemi di macchine produttive, non della creazione di materiali esotici su nanoscala come i fullereni usando tecniche chimiche su macroscala . Una minuscola fabbrica costruita interamente con fullereni si qualificherebbe come nanotecnologia molecolare, ma i fullereni da soli no. Questa è una distinzione critica spesso trascurata da alcuni accademici, capitalisti di rischio e tecnologi che amano usare la parola “nanotecnologia” come strumento per attirare finanziamenti o attenzione.