Ein Buckyball ist ein kugelförmiger oder ellipsoider Käfig aus kovalent gebundenen Kohlenstoffatomen. Es ist ein Fulleren, ein Allotrop (Anordnung) von Kohlenstoff, wie Graphit und Diamant. C60 ist das erste entdeckte Fulleren und ist als Buckminsterfulleren bekannt, nach den geodätischen Kuppeln des Architekten Buckminster Fuller, denen das Molekül ähnelt. Fullerene sind extrem stark, aber relativ teuer in der Herstellung und Reinigung. Eine andere Vielzahl von Fullerenen sind Nanoröhren, die eher zylindrisch als kugelförmig sind.
Fullerene wurden erstmals 1985 von Harold Kroto, James Heath, Sean O’Brien, Robert Curl und Richard Smalley in Molekularstrahlexperimenten entdeckt. Später wurden sie an gewöhnlichen Orten beobachtet, an denen Kohlenstoff vorkommt, wie zum Beispiel Kerzenruß. Kroto, Curl und Smalley erhielten für ihre Arbeiten mit diesen Molekülen schließlich 1996 den Nobelpreis für Chemie.
Buckyballs gibt es in allen Größen. Die kleinste besteht aus 20 Kohlenstoffatomen und eine der größten hat 540, obwohl wahrscheinlich noch größere Varianten entdeckt oder hergestellt werden. Die am häufigsten anzutreffenden haben 60 oder 70 Kohlenstoffatome.
Da diese Moleküle große Käfige bilden, bleiben manchmal andere Atome darin gefangen. Beweise für einen Asteroideneinschlag am Ende des Perms wurden durch die Analyse der so eingeschlossenen Edelgase gefunden.
Fullerene sind das einzige Allotrop von Kohlenstoff, das in Flüssigkeiten gelöst werden kann, und selbst dann nur in geringen Mengen. Eine Lösung von reinem Fulleren hat eine violette Farbe. Obwohl es Fragen zur Sicherheit des Buckyballs für Meerestiere gab, ist bekannt, dass sie weitgehend inert sind und die Beweise gegen ihre Reaktivität viel höher sind als die, die dafür sprechen.
Metallofullerene kombinieren Metallionen mit Kohlenstoffatomen, andere Varianten sind ebenfalls möglich. Die Forschung in diesem Bereich steht erst am Anfang.
Die gebräuchlichste Herstellungsmethode für diese Moleküle besteht darin, einen Graphitblock zwischen zwei Elektroden zu platzieren und eine Ladung durch den Block zu schicken. Durch den entstehenden Plasmalichtbogen entstehen viele Fullerene, die dann vom umgebenden Ruß isoliert werden müssen.