Ima jedna lijepa knjiga, s još ljepšim naslovom, The Most Beautiful Molecule, u kojoj često znam potražiti 240. stranicu na kojoj se nalazi zapisnik rasprave u Gornjem domu Britanskog parlamenta održane 10. prosinca 1991. godine. Zapisnik me ne bi interesirao, kao uostalom ni autora knjige (jer tko čita zapisnike!), da u njemu nije riječ o kemiji, točnije o „najljepšoj molekuli“, kojom se bavi i rečena knjiga. To je molekula buckminsterfullerena, molekula C₆₀ – šezdeset ugljikovih atoma povezanih u mrežu nalik na nogometnu loptu.

Prvo se javio baronet Seear da upita prisutne, ispričavajući se najprije za „svoje neznanje“, je li „ta stvar životinja, biljka ili mineral“? Pokazalo se dakako da nije ni jedno ni drugo ni treće, nego čista tvar sinetizirana u kemijskom laboratoriju: „Mogu reći da je molekula buckminsterfullerena  sastavljena od 60 ugljikovih atoma poznata kemičarima kao C60. Ti atomi tvore zatvoreni kavez sastavljen od 12 peterokuta i 20 šesterokuta spojenih u oblik nogometne lopte“.

Ni sada lordovima nije bilo baš sve jasno, jer je iskrslo logično pitanje misli li „noble Baroness“ na loptu za igranje engleskog ili pak loptu za igranje američkog nogometa, a na kraju se došlo i do najvažnijeg pitanja, hoće li naime biti ikakve koristi od te „ekstremno male molekule“. (S ovim se ne bih složio, jer je C₆₀ daleko veća molekula od onih najmanjih, H₂O, O₂ ili H₂.) Na to je pitanje odgovorio Lord Reay: „My Lords, smatra se da bi ona mogla imati nekoliko mogućih upotreba; za baterije, kao mazivo ili kao poluvodič. Sve su to nagađanja. Može na kraju biti da ne bude dobra ni za šta.“

Danas, trideset godina nakon ove sjednice britanskog Gornjeg doma, možemo reći da je prva pretpostavka Lorda Reaya bila točna: ne samo da se našlo mnogo primjena za novu alotropsku modifikaciju ugljika, nego su i sintetizirane mnoge slične molekule. Buckminsterfulleren nije jedina kuglasta molekula ugljika, postoji mnoštvo takvih molekula, fullerena, pa i ona sa stotinu atoma (C₁₀₀), a usto kuglaste molekule C_x imaju desetke tisuća izomera. Ako tome pridružimo nanocjevčice, vidimo da se s otkrićem molekule C₆₀ rodila nova grana kemije.

U razred tih novih, neobičnih molekula pripadaju i molekule nalik na pokal (molecular bowls). Možemo ih shvatiti kao kalote dobivene rezanjem molekula fullerena (buckybowls). Razlikuju se ne samo veličinom (brojem atoma) nego i simetrijom. Prva takva molekula, koranulen, otkrivena je još 1966. godine, dakle tri desetljeća prije otkrića „najljepše molekule na svijetu“.

No ono što kemičara i znanstvenika najviše privlači je mogućnost da se jedan ili više ugljikovih atoma u molekulskom pokalu zamijeni atomom dušika ili bora. Zašto baš njima? Odgovor je jednostavan: ti atomi imaju jedan elektron više (dušik) ili jedan elektron manje (bor) od ugljika, pa bi mogli poslužiti kao poluvodiči. Je li upravo na to mislio Lord Reary kada je spominjao moguće  upotrebe nove molekule? U to je teško povjerovati, ali da je pogodio, to je očito.

Upravo o tome govori nedavno objavljeni znanstveni rad španjolskih i poljskih znanstvenika „Nitrogen-doped molecular bowls as electron donors in photoinduced electron transfer reactions“ objavljen u časopisu Nanoscale Advances. Iz naslova rada se vidi da dolazi do prijenosa elektrona (electron transfer), no ne piše od čega na što. Elektroni se, jasno, prenose iz molekulskog pokala na molekulu C₆₀. To je jasno zbog toga što molekulski pokal ima, budući da sadrži dušik, višak elektrona.

Ono što je zanimljivo u ovom radu je što je on čisto teorijske prirode; sve vrijednosti objavljene njemu su izračunate, ne izmjerene. Autori su se pozabavili s ukupno osam molekulskih pokala, točnije s osam njihovh kompleksa s kuglastom molekulom C₆₀. U svim su kompleksima utvrdili prijenos elektrona, no samo su za jedan pronašli da bi mogao poslužiti za namijenjenu svrhu, naime za fotonaponsku konverziju, drugim riječima kao  materijal za za izradu fotonaponskih ploča (umjesto dopiranog silicija). Ta se molekula označava kao hub-NCor (koranulen u kojem je jedan atom ugljika zamijenjen atomom dušika), a njezin kompleks s buckminsterfullerenom kao hub-NCor⸧C₆₀.

Zašto baš taj i samo taj kompleks? To je zato što kompleks mora imati veću brzinu prijenosa elektrona od brzine povratka u početno stanje (rekombinacija). Kod kompleksa hub-NCor⸧C₆₀ elektroni se prenose za samo 0,25 ps (kod drugih kompleksa taj proces traje nekoliko nanosekundi), a to je tisuću puta kraće od vremena potrebnog da se kompleks vrati u početno stanje. Iako su rezultati ovog istraživanja još jako daleko od praktične primjene, nema sumnje da otvaraju nove perspektive pretvaranja Sunčeve energije u električnu. Fotonaponska ćelija temeljena na kompleksima molekulskih pokala s molekulom C₆₀ bila bi debela samo nekoliko nanometara, pa bi se mogla s lakoćom ugrađivati u plastične folije i slične tanke i savitljive materijale.

Nenad Raos je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, sada u mirovini. Autor je i koautor više od stotinu znanstvenih i stručnih radova iz područja bioanorganske i teorijske kemije, molekularnog modeliranja te povijesti kemije i komunikacijskih vještina u znanosti. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Sada piše za Čovjek i svemir te, naravno, Bug online. Sedam je godina bio glavni i tehnički urednik časopisa Priroda, a danas je glavni urednik portala Panopticum. Koautor je dva sveučilišna udžbenika i autor 13 znanstveno-popularnih knjiga. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.