Fullereni

Strutture molecolari di fullereni di tipo "buckyball" (a sinistra) e "buckytube" (a destra)

I fullereni costituiscono una classe di sostanze allotrope molecolari del carbonio. Le molecole di fullerene, costituite interamente di carbonio, assumono una forma simile a una sfera cava, a un ellissoide o a un tubolare. I fullereni di forma simile a una sfera o a un ellissoide sono chiamati buckyball mentre quelli di forma tubolare sono chiamati buckytube o nanotubi di carbonio.

I fullereni sono strutturalmente simili alla grafite costituita di anelli esagonali collegati tra loro su un piano, ma si differenziano per alcuni anelli di forma pentagonale o a volte ettagonale che impediscono una struttura planare. La struttura planare, costituita esclusivamente da anelli esagonali, è invece detta grafene. Il più piccolo e il più diffuso fullerene in cui nessuna coppia di pentagoni condivide un bordo, poiché questa condivisione risulterebbe destabilizzante, è il buckminsterfullerene. La struttura del buckminsterfullerene è quella di un icosaedro troncato costituito da esagoni e pentagoni, come un pallone da calcio, ai cui vertici si trova un atomo di carbonio e i cui bordi rappresentano i legami. Il nome di questo fullerene fa riferimento alla somiglianza con le cupole geodetiche predilette dall'architetto Richard Buckminster Fuller.

Un nanotubo di carbonio single-walled (a parete singola) polimerizzato (P-SWNT) è una sostanza costituita da fullereni polimerizzati in cui gli atomi di carbonio di buckytube diversi sono legati tra di loro. Alcune molecole di fullerene sono piuttosto stabili a temperatura e pressione ambiente, nonostante siano energeticamente sfavorite rispetto ad altri allotropi del carbonio quali la grafite e il diamante^[1]. La definizione di stabilità non può essere attribuita a tutta la categoria: alle molecole più stabili, come il C₆₀, si accompagnano una miriade di altre, spesso considerate come "inquinanti" in produzione, a struttura più labile o del tutto instabile. È più corretto definire la stabilità di ogni singolo fullerene.