Ulang Tahun Buckyball ke-25

Buckyball... Awalnya saya mengira bahwa koneksi saya agak lambat, karena huruf O yang kedua pada Google tidak muncul, namun setelah beberapa saat ditempat huruf O tersebut muncul bola kecil yang berputar-putar dalam bentuk bola berongga, elipsoid, atau tabung yang berbentuk bulat fullerene juga disebut buckyballs, serta silinder yang disebut nanotubes karbon atau buckytubes.

Fullerene serupa dalam struktur grafit, yang terdiri dari lembaran graphene ditumpuk cincin heksagonal terkait, tetapi juga dapat berisi pentagonal (atau kadang-kadang heptagonal) cincin.

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.

Hari ini 25 tahun yang lalu, tepatnya 4 September 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 C70, 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.

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, 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.