Фулеренът е група въглеродни молекули, които обикновено образуват един вид въглеродна тръба, които се използват специално за нанотехнологиите. В следващата статия ще знаем всичко за това и много повече.
Какво представлява фулеренът и какви са неговите приложения?
Така нареченият фулерен, който също е известен като "Buckminsterfullerene", се състои от серия от празни въглеродни молекули, които образуват вид затворена клетка, наречена "buckyballs" или вид цилиндър, който представлява въглеродни нанотръби.
Фулерените обикновено са клас въглеродни молекули с определен вид конструкция, която използва физически начини като вид сфера или тръба. Споменатите молекули по същия начин могат да имат форми като шестоъгълни, а също и петоъгълни. Какво обаче е фулерен и за какво е? Фулерените са клас елементи, полезни в определени видове изчислителни приложения, особено в строителните науки, наречени нанотехнологии.
История на фулерените
Фулерен е открит през 1985 г. от група хора на име Ричард Смолли, Джеймс Хийт, Робърт Кърл, Шон О'Брайън и накрая Харолд Крото, докато е в университета Райс. Споменатият първи фулерен успя да бъде открит в името на бакминстерфулерен, научно наречен "C60", а името му отдаде почит на Бъкминстър Фулър. Робърт Кърл е човекът, който печели Нобелова награда за откриването на фулерени през 1996 г.
Въпреки това, откриването на така наречената "Bucky-ball" е водено от изследвания върху един вид нов клас материали, които са каталогизирани като фулерени или като "buckminsterfullerene", който е този, който се отнася до най-малкия фулерен . Както вече знаем от някои алотропи на въглерода, които са ограничени до минерални елементи като:
- диаманти
- Графит
- Нанотръби
- въглища
- Аморфен въглерод
Откриването на така наречените "bucky-balls" е това, което значително удължава въглеродните алотропи и се превръща в обект на един вид страстни изследвания в областта на микроелектромеханичните системи, известни със своя акроним "MEMS", състоящи се от:
- Науки за материалите
- Електронната
- нанотехнологии
Различните изследвания са тези, които разкриват, че типът работа на фулерена е този, който до голяма степен се основава на различните теоретични и експериментални системи.
Структура на фулерен
Фулерените са подобни по своята структура на графита, който е съставен от един вид лист от шестоъгълно свързани пръстени, но те съдържат петоъгълни пръстени или в много случаи като седмоъгълни, които не позволяват на листовете да бъдат плоски.
Фулерените имат sp2 и sp3 хибридни въглеродни атоми. Тези молекули имат много висок клас на афинитет към електроните и са тези, които могат да бъдат обратимо редуцирани, за да абсорбират електрони.
Въпреки факта, че споменатата молекула е направена от въглеродните пръстени, които са конюгирани, електроните в този случай не са делокализирани, за което същите тези молекули са тези, които нямат свойството на супероматичност. Същите молекули притежават клас на много висока якост на опън и са тези, които възстановяват първоначалната си форма, след като са били подложени на повече от 3 атмосферни налягания.
Това се дължи на уникалните свойства на споменатия алотроп на въглерода, така че те имат клас приложения. Поради относителност към лекота на синтез, т.нар Фулерен С60 Той продължава да бъде много популярен и бяха проведени много изследвания за приложенията му на по-високо ниво.
Фулеренът C60 се състои от около 60 въглерода в около 60 върха, които образуват един вид сферична структура. Това се състои от около 12 пръстена, които са шестоъгълни, които обикновено са съседни един на друг. Споменатите пръстени се конюгират с двойни връзки.
Дължината на CC съединение за шестоъгълни пръстени обикновено е около 1,40 A° и около 1,46 A° за петоъгълни пръстени, със среден клас дължина на съединението, равен на 1,44 A°
Видове фулерен
Фулерените имат много видове структурни вариации и са постигнали отличен напредък през 1985 г. Тези, които ще опишем, са някои примери за видовете фулерени, които работят добре:
Нанотръби или цилиндрични фулерени
Те имат куха форма, с изключително минимални размери. Нанотръбите, за които е установено, че са направени от въглерод, обикновено са широки и могат да бъдат диференцирани от няколко нанометра до много mm (милиметри) на дължина. Имат един затворен край и един отворен край.
Електронната индустрия е тази, която използва предимно въглеродни нанотръби, друга област са космическите технологии, за да може да се произвеждат въглеродни кабели с висока устойчивост, които са необходими за космически асансьори и за корпуси на космически кораби, хартиени батерии.
Купчини бъкиболи
Това е минималният фулерен, открит в природата. Най-малкият член на това е додекаедърът и най-често срещаният се състои от C60, който е икосаедърът, който е подобен на футболна топка, съставен от около 20 шестоъгълника и 12 петоъгълника. Малкият фулерен е от голямо значение от гледна точка на естественото разпространение и може да се намери в сажди или дори въглища.
Мегатюбите
Както показва името му, това е Mega, което означава Голям, те имат тръби с много по-голям диаметър, отколкото в случая на нанотръбите. Стените на мегатръбите се подготвят с различна дебелина. Споменатите видове тръби се използват основно при транспортирането на различни молекули с различни размери.
полимери
Те се наричат макромолекули, които са свързани чрез ковалентни химични връзки. Така наречените полимери по същество са направени от въглеродни вериги. Под високо налягане и при високи температури те обикновено образуват двуизмерни полимери, а също и триизмерни.
Нано – лук
Състои се от твърда форма на бъкибол със сферични частици, които се основават на множество слоеве въглерод.
„Топка и верига“ Димерс Юнайтед
Това са две топки бъкиболи, които се държат заедно от една въглеродна верига.
Фулереновите пръстени
Последният тип фулерен, който остава да бъде описан, са фулереновите пръстени, но няма много информация за тях, само че е образуван от пръстен или пръстен от фулерени бъкиболи.
Употреби на фулерен – приложения
С началото на т. нар. "нанотехнологии" различни неща бяха представени на целия свят. Така наречените фулерени са тези, които придобиват основен фокус в областта на нанотехнологиите. Великата космическа организация, наречена НАСА, в сътрудничество с известния геохимик Лин Бекер, успя да открие фулерените, които се създават по естествен път.
Поради уникалната химия в материалните науки, велики изследователи са успели да открият различните приложения на фулерените, които включват медицински приложения, оптични влакна и свръхпроводници.
антиоксиданти
Фулерените са отлични производители на антиоксиданти, този вид свойство е това, което може да се дължи на редица конюгирани двойни връзки, които имат, както и на един вид много висок електронен афинитет на споменатите молекули, това се дължи на енергията на молекулярната орбита, която е ниска и незаета. Фулерените могат да реагират с верижните радикали много преди да бъдат консумирани.
Антивирусни агенти
Фулерените винаги са привличали вниманието поради силата си като отлични антивирусни агенти. Може би неговият външен вид е много по-вълнуващ в това отношение, което може да се дължи на способността му да елиминира репликацията на вируса на човешкия имунодефицит, популярно известен като "HIV", и за това помага да се отложи наличието на известен синдром на придобита имунна недостатъчност с акронима си "СПИН".
Наблюдавано е, че дендрофелерен 1 и неговото производно 2, което е трансизомерът, са тези, които инхибират протеазния клас на HIV вируса и следователно предотвратяват репликацията на самия HIV 1.
Доставка на лекарства и генна доставка
Приемането на лекарства се превръща в транспорт на вид фармацевтично съединение до мястото на действие, докато прилагането на гени се състои от въвеждане на чужда ДНК вътре в клетките, за да може да се произведе лекарството. желания вид ефект.
Ето защо е от голямо значение тези молекули да се доставят с максимална безопасност и ефективност. Фулерените са клас неорганични носители, тези класове молекули често са предпочитани, защото са показали отлична съвместимост, включително по-висока селективност, запазват това, което е биологична активност, и са възможно най-малки, за да бъдат разширени.
Фотосенсибилизатори във фотодинамичната терапия
Фотодинамичната терапия, известна със своя акроним "PDT", се състои от формата на терапия, която използва вид съединение, което е чувствително към светлина и което не е токсично, когато е поставено на светлина, а след това, ако стане токсично. Използва се за лечение на злокачествени или променени клетки. Фулерените обикновено се използват за тези класове съединения.
В защитни очила
Фулерените имат ограничени оптични свойства. Това се отнася до способността им да намаляват пропускливостта на светлината, която пада върху него. Следователно споменатите молекули могат да се използват като вид оптичен ограничител, който се използва в очила или защитни и сензорни лещи.
Свойства на фулерен
Ще ви представим кои са основните свойства на Fullenero на физическо ниво.
Физически свойства на фулерен C60
- Плътността: Той е 1,65 g cm-3
- Стандартната топлина на образуване: Това е 9,08 kcal mol-1
- Индекс на пречупване: Той е 2,2 (600nm)
- Точка на кипене: Той е Sublime при 800 K
- съпротивление: Около 1014 ома m-1
- Плътност на парите: N / A
- кристална форма: N / A
- Шестоъгълно кубично парно налягане: 5 x 10-6 torr при стайна температура: 8 x 10-4 пролив при 800 K
- Органолептични свойства: Има вид на балонни сажди: много фино разделен черен прах
- Фулерите: Кафяв/черен прах
- C60: плътно черно
- Миризмата: Тоалетна
Фулерени в космоса
Както вече казахме, фулерените обикновено се образуват "навита" в лист от графит и се добавят някои частици от петоъгълници, за да се постигне неговата кривина. Ако листът е навит само като вид цилиндър, тогава те трябва да покрият ъглите с извити полукълба с петоъгълници. Какво ще се получи въглеродна нанотръба.
Друга статия, която се препоръчва за изучаване са Приноси на Блез Паскал които често са полезни за процедурите на този елемент. Тези видове материали обикновено са много различни от материалите от класа фулерен – тип, с няколко думи от кръглите клетки и за които имат много различни свойства.