الفُلِرين: أقدم أشكال الكربون في الكون، وأحدث ما عرفه الإنسان منها!

في عام 1996 مُنحت جائزة نوبل في الكيمياء لثلاثة باحثين: كروتو، كيرل، وسمولي من جامعة رايس الأمريكية تقديرا لاكتشافهم شكلا "جديدا" من الكربون أطلقوا عليه اسم الفُلرين Fullerene . فما قصة هذه المادة، وما واقعها وما مستقبلها؟

النظرية أولا

نعلم أن الكربون أو الفحم هو أساس جميع المركبات العضوية، ومنها النفط والفحم الحجري أو النباتي وهو عماد تركيب أجسام الكائنات الحية. ونراه في حالته شبه النقية في السناج أو السخام الذي يتخلف عن الاحتراق الناقص للوقود. وقد يتبلور الكربون، فيظهر على شكل غرافيت (مادة الكتابة في قلم الرصاص) أو الماس.

في عام 1970 نشر الياباني أريجي أساوا بحثا في دورية علمية يابانية توقع فيه وجود شكل متبلور من الكربون، يحتوي على 60 ذرة. وفي عام 1973 حلل علماء سوفيات اتزان جزيء الكربون الستيني المفترض، والذي لم يشاهده أحد حتى ذلك الحين.

في عام 1985 أجرى علماؤنا الثلاثة الذين ذكرناهم في بداية المقال، تجربة على الكربون؛ لقد سخنوه الى درجة 8000 س بمعزل عن الهواء. فلاحظوا شكلا غريبا: بلورات تتكون من 60 ذرة، وتشبه كرة القدم، فسطحها مكون من أشكال خماسية وسداسية محاكة ومرتبطة معا.

أطلق الباحثون على هذا الجزيء اسم الفلرين، تكريما لبكمنستر فُلر، الذي صمم شكلا مشابها للفلرين، وهو القبة الجيوديزية، عام 1954. ويطلق على هذه الكرات الكربونية أيضا اسم كرات بكي Bucky bulls من الاسم الأول لذلك العالم.






المفاجآت تتوالى:

أثار الفلرين، وما زال يثير، اهتماما علميا غير مسبوق. وأدت البحوث المكثفة الى الحصول على كرات فلرين مكونة من عدد أكبر من الذرات: 70 ، 72 ، 76، 84، 100،.. بل وحتى كرات أصغر مكونة من 20 ذرة.

ويمكن الحصول عليه بإمرار تيار قوي بين قطبين من الغرافيت وفي وسط خامل كالهيليوم، فتنتج بلازما الكربون، وفيها بعض الكريات.

وفي عام 1991 اكتشف الياباني إجيما بلورات كربونية مختلفة. إنها أنبوبية وليست كروية. وهي تمثل عالما مثيرا وواعدا بحد ذاتها. وقد لا يتعدى قطرها 1,4 نانو متر، وبطول قد يصل مليون ضعف القطر. ثم أمكن صنع أنابيب وكرات ذات عدة طبقات من الجدران، كما في الغلافات المتتالية للبصلة. تتميز هذه الأنابيب بصلادة الألماس، وهي مرنة وتفوق النحاس في قدرتها على توصيل الكهرباء والحرارة. هذه الميزات وغيرها الكثير تجعل من الفلرينات موضوعا ساخنا في مختلف الجامعات والمراكز البحثية في العالم، وتفتح المجال لتطبيقات بلا حدود في كافة المجالات. وقد أمكن صنع كرات مشابهة للفلرين من عناصر أخرى مثل البورون، والسلكون، حول أيونات معدنية.

نشير أخيرا الى أن بعض الفلكيين يعتقدون أن كرات الكربون هي أقدم اشكال الكربون في الكون، وأن الكرات الكربونية التي وصلت الأرض من الفضاء هي أساس الحياة على الأرض قبل ملايين السنين.