Fulerena, ”Buckyball” Bola Karbon Nan Unik

Fulerena, ”Buckyball” Bola Karbon Nan Unik
APA hubungan antara bola dengan karbon? Perlu diketahui, bola sepak yang digunakan pada ajang Piala Dunia 2006 di Jerman
terbuat dari karet, kain, serta bahan lain yang umumnya merupakan polimer.
Polimer adalah senyawa rantai karbon yang berikatan dengan hidrogen dan unsur lainnya. Selain polimer, terdapat banyak senyawa
karbon alami maupun buatan. Hampir 90 persen senyawa yang ada di alam tersusun dari atom karbon (C), termasuk senyawa yang
sangat penting bagi makhluk hidup yaitu DNA dan protein. Karena itu, karbon merupakan unsur kimia yang menarik untuk dipelajari.
Efek seperti bola
Sebelum 1985, para ilmuwan hanya mengetahui dua bentuk struktur karbon murni yaitu intan dan grafit. Keduanya merupakan
material yang seluruhnya hanya tersusun oleh atom-atom karbon. Setiap atom karbon dalam material intan, terikat dengan empat
atom karbon lainnya membentuk pola tetrahedron. Struktur ini menyebabkan intan bersifat sangat keras.
Sementara dalam grafit, atom-atom karbon membentuk lapisan karbon yang terikat heksagonal. Setiap lapisan heksagonal terikat
lemah dengan lapisan heksagonal lain. Struktur ini menyebabkan grafit bersifat lunak dan seperti berminyak. Struktur seperti ini juga
menerangkan mengapa grafit pada pensil dapat tertinggal di atas kertas sehingga dapat digunakan untuk menulis.
Selain intan dan grafit, pada tahun 1985 ditemukan struktur baru dari karbon murni di alam. Penemuan inilah yang menjawab
pertanyaan di awal paragraf. Struktur molekul baru yang disebut buckyball memiliki pola mirip bola sepak yang terdiri atas 20
heksagon (segienam) dan 12 pentagon (segilima). Struktur molekul tersebut membawa Smalley, Kroto, dan Curl ke podium Nobel
pada tahun 1996.
Molekul tersebut terdiri atas 60 atom karbon dengan simbol kimia C60. Sementara itu, nama buckyball diambil dari nama seorang
arsitek, R. Buckminster Fuller, yang merancang kubah dengan struktur mirip molekul baru tersebut ketika berlangsung pameran di
Montreal pada tahun 1967. Molekul karbon dengan struktur mirip bola sepak ini disebut juga dengan nama buckminsterfullerene
atau fullerene.
Molekul baru tersebut juga memiliki efek seperti bola, dapat memantul dan berputar. Buckyball dapat berputar 100 juta kali per detik.
Molekul ini dapat memantul jika diempas ke suatu permukaan keras seperti baja. Kemudian jika diremas atau ditekan, molekul akan
kembali seperti bentuk semula, seperti bola karet. Dan jika dimampatkan hingga 70 persen dari ukuran aslinya, buckyball menjadi
lebih keras dua kali lipat dibanding intan.
Curl, Kroto, dan Smalley mendapatkan molekul tersebut pada kondisi temperatur tinggi dan dalam atmosfer gas helium. Namun,
mereka hanya mendapatkan sedikit produk buckyball. Padahal, diperlukan jumlah yang besar untuk mempelajari sifat dan potensi
molekul tersebut di masa depan. Hingga pada tahun 1990 ditemukan cara sintesis buckyball menghasilkan jumlah yang cukup
banyak menggunakan metode plasma. Metode ini ditemukan oleh ilmuwan dari Jerman dan Amerika.
Ketika Smalley dan koleganya mensintesis buckyball atau fullerene, tidak hanya senyawa C60 yang ditemukan. C60 ditemukan dalam
jumlah besar di dalam fasa ruah. Struktur lain yang ditemukan dalam komposisi yang lebih sedikit adalah C 70, C540, dan fullerene lain
yang mengandung beratus-ratus atom karbon. Pada metode sintesis buckyball oleh ilmuwan Amerika dan Jerman tersebut,
dihasilkan 75 persen C60, 23 persen C70’ dan sisanya adalah molekul karbon yang lebih besar. Karena itulah, ilmuwan umumnya
mempelajari buckyball C60 dibandingkan dengan buckyball lain yang jumlah atom karbonnya lebih banyak.
Setelah buckyball dapat diproduksi dengan jumlah cukup besar, baik Smalley maupun ilmuwan lain mulai merekayasa, meneliti, dan
mempelajari sifat-sifat molekul unik ini. Salah satu keunikannya adalah ruang kosong di dalam struktur bola buckyball. Para peneliti
mencoba untuk mengisinya dengan atom atau ion lain untuk mengubah sifat atau mempelajari ikatan yang terjadi di dalam bola.
Anti-reproduksi HIV
Sementara itu, ilmuwan lain mencoba menambah suatu senyawa aktif di permukaan buckyball. Ternyata molekul karbon ini
memberikan sifat-sifat yang menarik. Buckyball murni seharusnya bertindak sebagai insulator atau bahan penyekat, namun melalui
penelitian, buckyball dapat bertindak sebagai konduktor, bahkan superkonduktor seperti senyawa K3C60. Jika ion kalium yang
terdapat dalam senyawa tersebut ditambah terlalu banyak, sifat superkonduktornya akan hilang. Sementara pada penelitian yang
dipimpin oleh Pierre-Marc Allemand di University of California, buckyball memiliki sifat feromagnetik.
Penelitian lain yang dilakukan oleh Smalley adalah mencoba membuat baterai menggunakan kerangka buckyball untuk
membungkus atom litium dan fluorin. Ilmuwan lain mencoba menambahkan atom di luar kerangka buckyball, sehingga didapatkan
molekul fuzzyball C60H60. Senyawa ini bersifat lebih licin dibanding teflon. Kerangka buckyball juga diteliti untuk keperluan
1
kesehatan. Ilmuwan mencoba menambahkan atom atau ion atau molekul radioaktif yang dapat menghabisi sel kanker dalam tubuh
secara spesifik. Sementara itu, ilmuwan kimia dan farmasi di Santa Barbara dan San Fransisco mempelajari kemunginan bahwa
buckyball dapat mencegah reproduksi HIV.
Berbagai kemungkinan seperti membuat plastik dari buckyball, mengubah karbon buckyball menjadi intan pada temperatur ruang,
serta mempelajari fiber buckytube atau disebut fiber-nano karbon (carbon nanotube) telah dilakukan oleh para peneliti. Layaknya
pemain sepak bola yang akan memainkan bola di lapangan pada perhelatan piala dunia, peneliti dan ilmuwan berbagai bidang juga
memainkan molekul berstruktur bola-sepak dengan cara dan aturan yang berbeda di laboratorium pada perhelatan ilmu
pengetahuan dan mempelajari kebesaran Maha Pencipta.***
( Oleh : Dewi Martaningtyas, Alumni Departemen Kimia ITB )
2