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3 de abr de 2011

O Fulereno



O Fulereno


Os fulerenos são a terceira forma mais estável do carbono, após o diamante e o grafite. Foram descobertos em 1985, tornando-se populares entre os químicos  pela sua versatilidade para a síntese de novos compostos químicos. Foram chamados de buckminsterfullerene em homenagem ao arquiteto R Buckminster Fuller que inventou a estrutura do domo geodésico. Fulerenos são uma vasta família de nanomoléculas superaromáticas, altamente simétricas, compostas de dezenas de átomos de carbono hibridizados sp2. Sua estrutura é em geral esférica, formada por hexágonos interligados por pentágonos, sendo estes últimos responsáveis pela curvatura da molécula e, conseqüentemente, por sua forma tridimensional. O representante mais conhecido da família dos fulerenos é o C60 (com 60 carbonos).um icosaedro truncado com um diâmetro de aproximadamente 1 nm.
Sua forma é a de em domo geodésico composto por 12 pentágonos e 20 hexágonos. Sua fórmula é C60. Os hexágonos mantém a planaridade (como no grafite que é plano por apresentar somente hexágonos) enquanto que cada pentágono inicia um ângulo de curvatura, sendo necessários 12 pentágonos para fechar a superfície sobre si mesma, formando uma bola. O fulereno C20 apresenta somente 12 pentágonos não possuindo hexágonos. O fulereno C70, que se parece a uma bola de rugby, tem mais hexágonos, porém com o mesmo número de pentágonos.
estrutura geodésica
Devido à sua forma tridimensional, suas ligações insaturadas e sua estrutura eletrônica, os fulerenos apresentam propriedades físicas e químicas únicas que podem ser exploradas em várias áreas da bioquímica e da medicina.


Um de seus usos poderia ser o de transporte de medicamentos através do corpo humano, assim poder-se-ia evitar danos ao corpo através deste. Por exemplo em casos de câncer, em que um dos medicamentos destrói células, com uma leve preferência às cancerigenas. O problema é que por ser injetado e carregado pela corrente sangüínea, destrói células normais em seu caminho até as células-alvo, causando danos corporais. Poderia colocar-se o medicamento dentro de moléculas de fulereno e, quando ele chegasse ao local com células cancerígenas, abriria-se uma "porta" para que o medicamento fosse liberado apenas onde fosse necessário.

nanotubo de carbono

Dentre a vasta gama de aplicações biomédicas dos fulerenos  destacam-se em desenvolvimento:
-  Atividade antiviral, através da inibição do acesso de enzimas virais ao substrato pelo preenchimento da cavidade hidrofóbica dos sítios catalíticos;
-  Atividade antioxidante e de armadilhas de radicais;
-  Terapia fotodinâmica através da produção de oxigênio singleto e outros radicais livres;
-  Foto-clivagem do DNA;
-  Atividade antimicrobiana (versus Candida albicansBacilus subtilisEscherichia coliMicobacterium avium, Staphilos cocus spp.Estreptococus spp., Klebesiella peumonariaeSalmonella tiphi) por intercalação e desestruturação de membranas celulares;
-  Transporte de drogas de efeito radioterápico e contrastes para diagnóstico por imagem (Magnetic Resonance Imaging - MRI e tomografia por raios-X).
Avanços recentes na química orgânica permitiram funcionalizar e adaptar estas moléculas para aplicações médicas, vencendo sua maior desvantagem: seu caráter apolar e sua repulsão natural por água. A hidrossolubilidade dos fulerenos foi um marco para a pesquisa e o desenvolvimento de aplicações biomédicas destas moléculas. Neste projeto nos concentraremos na investigação das propriedades antioxidantes e fotodinâmicas dos fulerenos e seus derivados hidrossolúveis, os fulerols.

Alumínio com fulereno é quase tão duro quanto aço

Pesquisadores russos adicionaram nanopartículas especiais de carbono ao alumínio e criaram uma nova liga que é aproximadamente três vezes mais forte do que os compósitos convencionais, só que muito mais leve.
alumínio superduro

Alumínio super duro

As nanopartículas são fulerenos, moléculas em forma de bola de futebol formadas por 60 átomos de carbono dispostos em estruturas esféricas tridimensionais - por isso eles são chamados de C60.
Recentemente a NASA encontrou fulerenos no espaço, que se tornaram as maiores moléculas já encontradas fora da Terra. 
E o novo alumínio superduro poderá ter aplicações aeroespaciais, além permitir a melhoria do desempenho de compressores, turbinas, motores e equipamentos de tomografia.
Como os fulerenos influenciam muito pouco a condutividade elétrica do alumínio, cabos elétricos feitos com o nanoalumínio poderão ser mais finos, economizando materiais e permitindo a fabricação de motores menores e mais compactos.

Alumínio nanoestruturado

Os fulerenos, que são carbono puro, têm uma elevada estabilidade mecânica e um peso muito baixo. Eles foram adicionados ao alumínio em uma atmosfera de argônio, formando minúsculos grãos metálicos com um diâmetro de apenas alguns nanômetros - daí a especificação do novo material como alumínio nanoestruturado, ou nanoalumínio.
Esses grãos são obtidos com o uso de um moinho planetário especial, que tritura o alumínio juntamente com as moléculas de C60, até atingir uma granulometria muito fina. O alumínio superduro é obtido por meio da compressão mecânica desse pó.
A adição ao alumínio de apenas 1% em peso de moléculas de fulereno é suficiente para dar ao material uma dureza três vezes superior à dos compósitos mais comuns no mercado.

Supercondutores e motores

O material poderá ser utilizado para revestir cabos supercondutores, melhorando sua estabilidade, permitindo, entre outras aplicações, a criação de equipamentos de ressonância magnética mais potentes.
O material também promete compressores e motores mais eficientes, além de turbinas de aviões com rotores mais leves, permitindo que se alcance velocidades mais altas.
O desenvolvimento do nanoalumínio superduro foi feito por pesquisadores do instituto TISNCM (Technological Institute for Superhard and Novel Carbon Materials), nas proximidades do Moscou, com financiamento da empresa Siemens, que deverá comercializar o novo material. (Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/08/2010)
                                   Adaptado pelo prof. Paulo silva