Reactivitat dels ful.lerens endoèdrics: portada de la revista PCCP

El ful·lerè més comú, l’anomenat buckminsterful·lerè (C₆₀), té la forma d’una pilota de futbol de mida molecular amb dotze anells pentagonals i vint anells hexagonals. A l’article de 1985 on es va publicar el descobriment del C₆₀, Kroto, Smalley and Curl, els guanyadors del premi Nobel de Química del 1996, ja varen fer la hipòtesi que el diàmetre d’aquesta molècula esfèrica era suficientment gran com per poder enquibir àtoms en el seu interior. Aquell mateix any els mateixos autors varen ser capaços de detectar el primer metal·loful·lerè estable, La@C₆₀, on el símbol @ indica la caixa ful·lerènica de C₆₀ amb un àtom de La en el seu interior. Els ful·lerens que tenen àtoms o molècules en el seu interior reben el nom de ful·lerens endoèdrics (EFs) i en el cas més comú on l’espècie encapsulada és una espècie metàl·lica s’anomenen metal·loful·lerens endoèdrics (EMFs).

Avui en dia es coneixen ful·lerens de tot tipus que porten encapsulats en el seu interior, àtoms, ions, agrupacions d’àtoms metàl·lics i petites molècules com ara H₂, CO, H₂O, NH₃ or CH₄. Els EMFs són materials molt interessants amb aplicacions potencials relacionades amb el magnetisme, la superconductivitat i les propietats òptiques no lineals. A més, la relativa baixa reactivitat dels EFMs fa que siguin estructures ideals per les aplicacions mèdiques, com ara com a contenidors d’àtoms radioactius que es puguin utilitzar en la medicina nuclear reduint els efectes secundaris de la ingesta directa de salts dels àtoms radioactius. També com a agents de contrast en tècniques d’imatge mèdica per ressonància magnètica. A més aquests sistemes tenen una elevada capacitat d’acceptar electrons el que es fa ideals per formar part de materials fotovoltaics en cel·les solars. També tenen estats excitats d’espín accessibles, el que els converteix en compostos interessants per ser utilitzats en els futurs ordinadors quàntics. La reactivitat d’aquestes espècies és complexa donat que la interacció entre l’espècie encapsulada i la caixa de carboni implica canvis molt importants en la reactivitat del ful·lerè encapsulat en comparació amb el ful·lerè sense l’espècie encapsulada. Abans d’utilitzar aquests compostos en aplicacions mèdiques cal un bon coneixement de la seva reactivitat.

Precisament de la reactivitat dels EMFs es del que tracta el treball publicat per Osuna, Swart i Solà, members de l’Institut de Química Computacional de la Universitat de Girona, a la revista Physical Chemistry and Chemical Physics (PCCP). En aquest article es fa una revisió a fons dels estudis teòrics i computacionals fets pels propis autors i altres químics sobre la reactivitat dels EMFs. A l’article es mostra que els càlculs quàntics en combinació amb les tècniques experimentals són una eina poderosa i necessària per entendre la reactivitat complexa dels EMFs. L’article es va enviar a l’editorial en resposta a la invitació dels editors del PCCP, una de les revistes científiques de més reputació en el camp de la química física. Osuna va dibuixar una imatge artística molt bonica per la portada de la revista que va ser acceptada per l’editor i publicada en el número 9 de la revista PCCP d’aquest any.