Fullerene sind eine Form von Kohlenstoffmolekülen, die weder Graphit noch Diamant ist. Sie bestehen aus einer kugelförmigen, ellipsoiden oder zylindrischen Anordnung von Dutzenden von Kohlenstoffatomen. Fullerene wurden nach Richard Buckminster Fuller benannt, einem Architekten, der für die Gestaltung geodätischer Kuppeln bekannt ist, die im Aussehen kugelförmigen Fullerenen ähneln. Ein kugelförmiges Fulleren sieht aus wie ein Fußball und wird oft als „Buckyballs“ bezeichnet, während zylindrische Fullerene als „Buckytubes“ oder „Nanotubes“ bekannt sind.
Fullerene wurden als unerwartete Überraschung bei Laserspektroskopie-Experimenten an der Rice University im September 1985 entdeckt. Der Nobelpreis für Chemie wurde 1996 an die Professoren Robert F. Curl, Jr., Richard E. Smalley und Sir Harold W. Kroto für ihre Entdeckung verliehen . Fulleren-Moleküle bestehen aus 60, 70 oder mehr Kohlenstoffatomen, im Gegensatz zu Diamant und Graphit, den bekannteren Formen von Kohlenstoff.
Fullerene kommen in der Natur nur in kleinen Mengen vor, es wurden jedoch mehrere Techniken zu ihrer Herstellung in größeren Mengen vorgeschlagen. Die moderne Technik verwendet eine Benzolflamme, um Fullerene herzustellen. Andere Techniken umfassen die Verdampfung von Graphitstäben und die katalytische chemische Dampfabscheidung aus Ethanoldampf.
Die Fullerenfamilie der Kohlenstoffmoleküle besitzt eine Reihe einzigartiger Eigenschaften. Eine Fulleren-Nanoröhre hat eine Zugfestigkeit, die etwa 20-mal höher ist als die von hochfesten Stahllegierungen und eine Dichte, die halb so groß ist wie die von Aluminium. Kohlenstoffnanoröhren zeigen supraleitende Eigenschaften, und einzelne Nanoröhren mit einer Länge von bis zu 4 Zentimetern wurden synthetisiert. Es gibt eine Reihe von Unternehmen, die Nanoröhren für kommerzielle Anwendungen entwickeln, darunter Computerspeicher, elektronische Drähte und Materialwissenschaften. Eines Tages könnten Nanoröhren verwendet werden, um futuristische Computer herzustellen, die mit herkömmlichen lithographischen Techniken nicht möglich sind.
Nanoröhren standen im Mittelpunkt der Aufregung um das aufstrebende Feld der „Nanotechnologie“. Die Assoziation ist manchmal irreführend; Als der Physiker Richard Feynman ursprünglich vorschlug, Fertigungssysteme zu bauen, die Produkte auf molekularer Ebene zusammensetzen („molekulare Nanotechnologie“), sprach er von winzigen, produktiven Maschinensystemen, nicht von der Herstellung exotischer Materialien im Nanomaßstab wie Fullerenen mit Hilfe von chemischen Techniken im Makromaßstab . Eine winzige Fabrik, die vollständig aus Fullerenen besteht, würde als molekulare Nanotechnologie gelten, aber Fullerene allein nicht. Dies ist eine kritische Unterscheidung, die von einigen Akademikern, Risikokapitalgebern und Technologen oft übersehen wird, die das Wort „Nanotechnologie“ gerne als Instrument verwenden, um Finanzierung oder Aufmerksamkeit zu erregen.