La 14 noiembrie 1985, o scrisoare care anunța descoperirea unei specii super-stabile de carbon a apărut în revista științifică Nature. Chiar și titlul scrisorii, C₆₀: Buckminsterfullerene, a stârnit rumoare printre cititorii erudiți ai revistei.
Moleculele sunt de obicei denumite cu o precizie sterilă. Aceasta a fost numită după arhitectul și futuristul american Richard Buckminster Fuller (Bucky pentru prieteni), ale cărui domuri geodezice deveniseră simboluri ale designului modern în anii '50 și '60.
Domurile sferice ale lui Fuller erau concepute să fie ușoare, dar rezistente, fiecare element triunghiular distribuind uniform tensiunile într-un cadru curbat. C₆₀ era analogul atomic al acestor domuri, construit nu din bare de oțel, ci din atomi de carbon – fiecare legat prin legături puternice de trei vecini, formând o mică „cușcă” sferică.
Această nouă formă alotropică a carbonului era atât de stabilă și de simetrică, încât a redesenat harta arhitecturii moleculare. A declanșat o cursă științifică ce a dus, la puțin peste un deceniu, la Premiul Nobel pentru chimie din 1996, acordat savantului englez Harold Kroto și colegilor săi americani Robert Curl și Richard Smalley pentru această descoperire.
Fulerenele (denumite ulterior și „Buckyballs”) existaseră dintotdeauna pe Pământ – în funinginea lumânărilor, emisiile vulcanice și mineralele antice. Însă descoperirea lor științifică a rezultat dintr-o încercare de a simula chimia stelelor gigante roșii bogate în carbon.
Descoperirea a deschis era nanotehnologiei – fabricarea și manipularea materialelor la scări anterior imposibil de mici. Dar acesta nu este singurul mod în care numele lui Fuller este amintit în știință.
Cine a fost Buckminster Fuller?
Puține figuri ale secolului al XX-lea sunt la fel de greu de încadrat ca Fuller. A fost, cel puțin, inventator, designer, inginer, scriitor, filosof și futurist. Născut în Massachusetts în 1895, educația sa formală a fost scurtă și destul de zbuciumată – a fost exmatriculat de două ori de la Universitatea Harvard. Totuși, acest lucru nu i-a diminuat ambiția de a reproiecta lumea.
Fuller putea fi excentric și uneori controversat. Primele sale inițiative au eșuat frecvent, însă carisma și optimismul său fără limite l-au transformat într-o figură publică fascinantă. Rezultatul a fost un portofoliu remarcabil de invenții și concepte, cu prototipuri îndrăznețe și idei radicale.
Primele sale domuri geodezice au fost construite din materiale ușoare, de obicei bare tubulare de oțel conectate într-o rețea triunghiulară și acoperite cu panouri acrilice. Ele valorificau avantajul structural al simetriei: închideau un spațiu vast cu relativ puțin material și rămâneau extrem de rezistente.
Fuller a brevetat designul în 1951. În ciuda scepticismului inițial din partea unei părți a mediului arhitectural, domurile geodezice au găsit rapid aplicații practice. Corpul de Pușcași Marini al SUA le-a folosit pentru stații radar ușor de instalat în condiții arctice.
Unul dintre cele mai cunoscute exemple este domul gigantic construit pentru Expo 67, expoziția internațională din orașul canadian Montreal. Cunoscut astăzi drept Biosfera Montreal, acest edificiu a devenit unul dintre cele mai recognoscibile simboluri ale arhitecturii futuriste din anii '60.
În paralel cu proiectele sale, Fuller și-a dedicat mare parte din viață dezvoltării Synergetics, un cadru filozofico-geometric care explorează modul în care structurile și energiile interacționează în natură. În centrul acestei lucrări se afla „efemerizarea” — un termen inventat de Fuller pentru a descrie procesul de a obține rezultate tot mai mari cu tot mai puține materiale și energie.
În ultimii ani de viață, a devenit o celebritate intelectuală globală, susținând mii de conferințe în întreaga lume. Fuller fascina publicul cu o viziune unică asupra designului, tehnologiei și responsabilității planetare — susținând la un moment dat o serie-maraton de prelegeri intitulată „Tot ceea ce știu”. Aceasta a durat 42 de ore.
Puterea simetriei
Simetria este unul dintre cele mai puternice coduri unificatoare ale științei și unul dintre cele mai versatile instrumente de interpretare. Ea dezvăluie echivalențe surprinzătoare între forme diferite ca dimensiune, dar identice ca structură.
În anii '60, mingile de fotbal au adoptat o geometrie similară cu domul geodezic al lui Fuller: o combinație de 12 pentagoane și 20 de hexagoane cusute într-o rețea rezistentă, capabilă să absoarbă forța și să se deformeze minim. De fapt, o diagramă a unei mingi de fotbal a fost folosită pentru a ilustra anunțul descoperirii C₆₀: Buckminsterfullerene.
De la acea scrisoare din Nature din 1985, a apărut o familie tot mai numeroasă de materiale extrem de subțiri și foarte rezistente. Printre acestea se numără nanotuburile de carbon, descoperite în 1991, extrem de subțiri dar foarte lungi, și grafenul, descoperit în 2004, cu grosimea de un singur atom — ambele utilizate pe scară largă în electronică, senzori, materiale compozite și dispozitive energetice.
Adăugate în materiale polimerice sau aliaje metalice, aceste structuri minuscule de carbon întăresc și ușurează materialele, îmbunătățind performanța în aplicații ce variază de la componente de aeronave și panouri solare până la instrumente medicale, inclusiv scanere RMN.
A face mai mult cu mai puțin
Structura fulerenelor materializează în mod natural principiul efemerizării al lui Fuller – capacitatea de a face din ce în ce mai mult cu din ce în ce mai puțin.
Fuller vedea progresul tehnologic ca pe un drum către eficiență, eleganță, sustenabilitate și abundență. A aplicat efemerizarea în toate proiectele sale, folosind știința și geometria pentru a obține performanță maximă cu resurse minime.
Dincolo de domurile geodezice, inovațiile sale au inclus Casa Dymaxion – o locuință prefabricată, eficientă energetic, concepută pentru producție și transport ușor, și Mașina Dymaxion. Brevetată în 1933, mașina avea o caroserie aerodinamică optimizată pentru a transporta mai mulți pasageri, îmbunătățind totodată eficiența consumului de combustibil și viteza maximă.
Fuller a imaginat și soluții radicale pentru medii extreme. Printre acestea se numără Insula submarină – o bază scufundată, ancorată cu cabluri încrucișate pentru a rămâne stabilă în furtuni – și sistemul de construcții suspendate, care inversa ideea podului suspendat într-un dom arcuit, capabil să creeze un spațiu interior vast cu material minim.
Fuller a murit în 1983, după o viață dedicată reproiectării lumii și reimaginării modului în care ar putea trăi omenirea. Doi ani mai târziu, chimia i-a adus un omagiu neașteptat: o moleculă de carbon perfect simetrică a fost numită după el, recunoscând devotamentul său pentru eficiența geometrică.
În „Buckyball”-ul de dimensiuni nanometrice, ideile sociale aspirative ale lui Fuller sunt condensate într-o moleculă care întruchipează minimalismul, eficiența și designul inteligent.
Traducere după Buckminster Fuller, the architect who wanted to redesign the world (and inspired a nanosized one) de Antonios Kelarakis, profesor de polimeri și nanomateriale, School of Pharmacy and Biomedical Sciences, University of Lancashire.
