Fullerene โมเลกุลคาร์บอน

คาร์บอน (carbon) เป็นธาตุที่นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาอย่างละเอียด และลึกซึ้งที่สุดธาตุหนึ่ง เพราะมันเป็นองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดในโลก เราทุกคนคงเคยเรียนและรู้ว่าอะตอมของคาร์บอนนั้นมีการจัดเรียงตัวกันได้สองรูปแบบ คือ แบบรูป 6 เหลี่ยมด้านเท่ากับแบบพีระมิด และเราก็รู้อีกว่าสารที่มีโครงสร้างเป็นรูปแบบแรกนั้น ได้แก่ กราไฟท์ (graphite) ส่วนสารที่มีโครงสร้างเป็นรูปแบบหลังนั้นได้แก่ เพชร (diamond)

แต่แล้วในปี พ.ศ. 2528 นักเคมีก็ได้พบโมเลกุลของคาร์บอนที่มีการจัดเรียงตัวของอะตอมคาร์บอนในลักษณะใหม่ วงการวิทยาการทั่วโลกกำลังฮือฮา ตื่นตัว และวุ่นวิจัยศักยภาพและสมบัติต่างๆ ของโมเลกุลรูปแบบใหม่นี้อย่างทุ่มเทสุดๆ 

โมเลกุลที่ว่านี้ มีชื่อเป็นทางการว่า buckminster fullerene และมีชื่อเล่นว่า buckyball เพราะมันมีลักษณะกลมคล้ายโดม geodesic ที่สถาปนิกชาวอเมริกัน R. Buckminster fullerene ประดิษฐ์ขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2497 นักวิทยาศาสตร์ได้พบว่าโมเลกุลนี้หนึ่งโมเลกุล มีอะตอมของคาร์บอนเรียงรายที่ผิวเป็นรูป 6 เหลี่ยมบ้าง 5 เหลี่ยมบ้าง และถ้าจำนวนอะตอมของคาร์บอนทั้งหมดเป็น 60 มันจะมีสูตรทางเคมีว่า C₆₀ และถ้าโมเลกุลนั้นจะมีคาร์บอน 70 อะตอม มันก็จะมีสูตรเป็น C₇₀ เช่นนี้เป็นต้น

นักเคมีได้รู้ว่า โครงสร้างโมเลกุลของ benzene ซึ่งมีอะตอมของคาร์บอน 6 อะตอมตั้งแต่ปี พ.ศ. 2368 และจากโมเลกุลที่มีขนาดเล็กนั้น นักเคมีก็สามารถสังเคราะห์สารต่างๆ ได้มากมายจำนวนนับไม่ถ้วน ตั้งแต่แอสไพรินจนกระทั่งยันสีทาบ้าน มาบัดนี้ พ.ศ.นี้ เรามี buckyball ซึ่งมีอะตอมของคาร์บอนถึง 60 อะตอม โอกาสการใช้และความเป็นไปได้ที่จะสังเคราะห์สารประกอบต่างๆ ก็ต้องมีมากกว่าเบนซินเป็นร้อยเป็นล้านเท่าเป็นธรรมดา และขณะนี้ buckyball ก็กำลังวาดลวดลายสร้างความตื่นเต้นให้กับวงการวิชาการทุกวงการ เช่น

นักวิจัยได้พบว่า C₆₀ เป็นโมเลกุลที่เสถียร ดังนั้นเวลาเราเอาอะตอมของธาตุที่เป็นกัมมันตรังสีบรรจุเข้าที่ใจกลางของโมเลกุล เราสามารถจะใช้มัน เป็นยาที่มีศักยภาพในการต่อสู้มะเร็งร้ายได้ และถ้าเรานำ C₆₀ มาเรียงต่อกันเป็นสายสร้อยยาว เราก็จะได้พลาสติกชนิดใหม่ที่แข็งแรง และทนทานกว่าพลาสติกธรรมดาๆ หลายเท่า เรายังสามารถใช้ C₆₀ ในอุตสาหกรรมทำแบตเตอรี่ และใช้เป็นเชื้อเพลิงในจรวดก็ยังได้ เพราะ C₆₀ สามารถให้พลังงานได้มากกว่าเบนซินทั่วไป นักฟิสิกส์ยังได้พบว่า หากเขาลดอุณหภูมิของ buckyball ให้ต่ำจนกระทั่งถึงอุณหภูมิ -250 องศาเซลเซียสแล้ว buckyball ก็จะเปลี่ยนสภาพเป็นสารตัวนำยิ่งยวดที่อนุญาตให้กระแสไฟไหลผ่านได้ดีวิเศษแบบไร้ความต้านทานใดๆ อีกด้วย

และเมื่อเร็วๆ นี้นักวิทยาศาสตร์ยังสามารถสังเคราะห์โมเลกุลของคาร์บอนที่มีขนาดใหญ่กว่า C₆₀ ได้อีกเป็นจำนวนมากมาย เช่น C₇₀ ที่มีลักษณะคล้ายลูกรักบี้ C₂₄₀, C₅₄₀ (super fullerene) และ C₉₆₀(hyper fullerene) อภิมหาโมเลกุลเหล่านี้จะมีบทบาท ในชีวิต สังคม เทคโนโลยี ในอนาคตเพียงใด และในสภาพใดนั้นคงไม่มีใครทำนายได้ แต่ที่มั่นใจและไม่ห่วงเลยก็คือว่า มันจะมีอิทธิพลและบทบาทต่อชีวิตมนุษย์มากๆ ขึ้น ตามกาลเวลาที่ผ่านไป

ขณะนี้ R. Smalley แห่ง Rice University และ H. Kroto แห่ง Sussex University กำลังรับรางวัลต่างๆ มากมายสำหรับการค้นพบ buckyball โมเลกุลมหัศจรรย์นี้ และในปี พ.ศ. 2539 รางวัลที่เป็นที่สุดของที่สุดก็ได้มาถึงเขาทั้งสอง เมื่อเขาทั้งคู่ได้เดินทางไป Stockholm เพื่อรับรางวัล Nobel 

ปัจจุบันได้มีผู้นำ Fullerene ไปผลิตเป็นเวชสำอางค์ Antioxidant