Artistieke impressie van een buckybom

Nitrofullerenen ontploffen bij hogere temperaturen door isomerisatie van de nitrogroepen, melden onderzoekers van de University of Southern California in The Journal of Physical Chemistry Letters. Nu dit mechanisme voor het eerst duidelijk is, hopen de onderzoekers deze nanobommen te kunnen gebruiken in biomedische toepassingen.

Met hun molecular dynamics studie bekeken Oleg Prezhdo en zijn team de ontploffing van nitrofullerenen. Het was al bekend dat deze nanodeeltjes konden ontploffen, maar Prezhdo wilde graag het mechanisme begrijpen om betere controle te krijgen over de explosie. Nanoexplosieven kun je namelijk gebruiken voor militaire doeleinden, maar volgens de onderzoekers ook in de strijd tegen tumoren.

Het aantal nitrogroepen heeft een sterke invloed op de stabiliteit, of beter gezegd instabiliteit, van fullereen. Dodecanitrofullereen bleek de ideale buckybom, omdat het molecuul stabiel is bij kamertemperatuur, maar wel uit elkaar knalt bij hoge temperaturen.

De onderzoekers simuleerden een explosie bij 727 °C. De belangrijkste stap van de explosie is de isomerisatie van de nitrogroepen tot C-O-N-O verbindingen. Deze verbinding valt vervolgens uit elkaar en er komt stikstofmonoxide vrij. In de picoseconden daarna oxideert de stikstofmonoxide tot stikstofdioxide en valt het fullereen door oxidatie uiteen tot koolstofdioxide. Hierbij komt veel gas en warmte vrij.

Het is natuurlijk niet realistisch om buckybommen in het lichaam te verhitten tot 727 °C. De Amerikanen suggereren daarom dat je de isomerisatie wellicht ook kunt initiëren met een schokgolf of elektrische schok. Of dit werkt moeten ze nog onderzoeken.