Fuleren je grupa molekula ugljika koji obično formiraju neku vrstu ugljične cijevi, a koriste se posebno za nanotehnologiju. U sljedećem članku ćemo znati sve o ovome i još mnogo toga.
Šta je fuleren i koja je njegova upotreba?
Takozvani Fulleren, koji je također poznat kao "Buckminsterfullerene", sastoji se od niza praznih molekula ugljika koji formiraju neku vrstu zatvorenog kaveza zvanog "buckyballs" ili neku vrstu cilindra koji su ugljične nanocijevi.
Fulereni su obično klasa molekula ugljika s određenom vrstom konstrukcije koja koristi fizičke načine kao što je vrsta sfere ili cijevi. Navedeni molekuli na isti način mogu imati oblike kao što su heksagonalni i također peterokutni. Međutim, šta je fuleren i čemu služi? Fulereni su klasa elemenata korisnih u određenim tipovima računarskih aplikacija, posebno u građevinskim naukama koje se nazivaju nanotehnologije.
Fullerene History
Fuleren je 1985. godine pronašla grupa ljudi po imenu Richard Smalley, James Heath, Robert Curl, Sean O'Brien i konačno Harold Kroto dok je bio na Univerzitetu Rice. Navedeni prvi fuleren uspio je biti otkriven u nazivu buckminsterfullerena naučno nazvanog "C60", a njegovo ime je odalo počast Buckminsteru Fulleru. Robert Curl je bio osoba koja je dobila Nobelovu nagradu za otkriće fulerena 1996. godine.
Međutim, otkriće takozvane "Bucky-ball" predvođeno je istraživanjem o nekoj vrsti nove klase materijala koji su katalogizirani kao fulereni, ili kao "buckminsterfullerene" koji se odnosi na najmanji fuleren. . Kao što već znamo iz određenih alotropa ugljika, koji su ograničeni na mineralne elemente kao što su:
- Dijamanti
- Grafit
- Nanocijevi
- Ugljen
- Amorfni ugljenik
Otkriće takozvanih "bucky-balls" je ono što je značajno izdužilo alotrope ugljika i postalo je predmet svojevrsnog strastvenog istraživanja u oblasti mikroelektromehaničkih sistema poznatih pod akronimom "MEMS", koji se sastoji od:
- Nauke o materijalima
- Elektronski
- nanotehnologija
Različite studije su one koje su otkrile da je tip rada fulerena onaj koji se u velikoj mjeri zasniva na različitim teorijskim i eksperimentalnim sistemima.
Struktura fulerena
Fulereni su po svojoj strukturi slični grafitu, koji se sastoji od neke vrste limova heksagonalno povezanih prstenova, međutim, oni sadrže peterokutne prstenove ili u mnogim prilikama kao sedmougaone koji sprečavaju da listovi budu ravni.
Fulereni imaju sp2 i sp3 hibridne atome ugljika. Ovi molekuli imaju vrlo visoku klasu afiniteta za elektrone i oni su oni koji se mogu reverzibilno reducirati kako bi apsorbirali elektrone.
Uprkos činjenici da je pomenuti molekul napravljen od ugljeničnih prstenova koji su konjugirani, elektroni ovom prilikom nisu delokalizovani, za šta su ti isti molekuli oni koji nemaju svojstvo superomaticnosti. Isti molekuli imaju klasu vrlo visoke vlačne čvrstoće i oni koji vraćaju svoj prvobitni oblik nakon što su bili izloženi više od 3 atmosferskih pritisaka.
To je zbog jedinstvenih svojstava navedenog alotropa ugljika, tako da imaju klasu primjena. Zbog relativnosti prema lakoći sinteze, tzv Fulleren C60 I dalje je vrlo popularan i provedeno je mnogo istraživanja za njegove primjene na višem nivou.
Fulleren C60 se sastoji od oko 60 ugljenika u oko 60 vrhova koji formiraju neku vrstu sferne strukture. Sastoji se od oko 12 prstenova koji su heksagonalni koji su obično jedan uz drugi. Navedeni prstenovi se konjugiraju dvostrukim vezama.
Dužina CC spoja za heksagonalne prstenove je obično oko 1,40 A° i oko 1,46 A° za pentagonalne prstenove, sa srednjom klasom dužine spoja jednakom 1,44 A°
Vrste fulerena
Fulereni imaju mnogo vrsta strukturnih varijacija i postigli su odličan napredak 1985. Ovo koje ćemo opisati su neki primjeri tipova fulerena koji dobro funkcioniraju:
Nanocijevi ili cilindrični fulerini
Oni su šupljeg oblika, dimenzija koje su izuzetno minimizirane. Nanocijevi za koje se utvrdi da su napravljene od ugljika su općenito široke i mogu se razlikovati od nekoliko nanometara do mnogo mm (milimetara) u dužinu. Imaju jedan zatvoreni i jedan otvoreni kraj.
Elektronska industrija je ta koja uglavnom koristi ugljične nanocijevi, druga oblast je svemirska tehnologija kako bi se mogli proizvoditi karbonski kablovi visoke otpornosti koji su neophodni za svemirska dizala i za kućišta svemirskih letjelica.papirne baterije.
Bucks of Buckyballs
Ovo je minimum fulerena koji se nalazi u prirodi. Najmanji član ovoga je dodekaedar, a najčešći se sastoji od C60 koji je ikosaedar koji je sličan fudbalskoj lopti, sastavljen od oko 20 šesterokuta i 12 pentagona. Mali fuleren je od velike važnosti u pogledu prirodne pojave, a može se naći u čađi ili čak u uglju.
The Megatubes
Kao što mu ime kaže, ovo je Mega, što znači Veliki, imaju cijevi koje su mnogo većeg prečnika nego u slučaju nanocijevi. Zidovi megacevi se pripremaju različite debljine. Navedene vrste cijevi se u osnovi koriste u transportu raznih molekula različitih dimenzija.
polimeri
To se nazivaju makromolekule koje su povezane kovalentnim hemijskim vezama. Takozvani polimeri su u suštini napravljeni od ugljeničnih lanaca. Pod visokim pritiskom i na visokim temperaturama obično formiraju dvodimenzionalne polimere, ali i trodimenzionalne.
Nano – luk
Sastoji se od čvrstog oblika Buckyballa, sa česticama sfernog oblika koje se temelje na više slojeva ugljika.
Dimers United "Lopta i lanac".
Ovo su dvije kuglice buckyballa koje se drže zajedno jednim karbonskim lancem.
Prstenovi fulerena
Posljednji tip fulerena koji ostaje da se opiše su fulerenski prstenovi, međutim, nema puno informacija o njima, samo da je formiran od prstena ili prstena fulerenskih kuglica.
Upotreba fulerena – primjene
Sa početkom takozvane "nanotehnologije" razne stvari su predstavljene cijelom svijetu. Takozvani fulerini su oni koji su dobili glavni fokus u oblasti nanotehnologije. Velika svemirska organizacija pod nazivom NASA, u saradnji sa poznatom geohemičarkom Lynn Becker, uspjela je otkriti fulerene koji nastaju prirodnim putem.
Zbog jedinstvene hemije u materijalnim naukama, veliki istraživači su bili u mogućnosti da otkriju različite primene fulerena, koje uključuju medicinske primene, optička vlakna i superprovodnici.
Antioksidanti
Fulereni su odlični proizvođači antioksidanata, ovakva svojstva se mogu pripisati brojnim konjugiranim dvostrukim vezama koje imaju kao i svojevrsnom vrlo visokom elektronskom afinitetu navedenih molekula, a to je zbog energije molekularne orbite koja je nizak i nenaseljen. Fulereni mogu reagirati s lančanim radikalima mnogo prije nego što se konzumiraju.
Antivirusna sredstva
Fulereni su oduvijek privlačili pažnju zbog svoje snage kao odličnih antivirusnih agenasa. Možda je njegov izgled mnogo uzbudljiviji, u tom pogledu, što može biti posledica njegove sposobnosti da eliminiše replikaciju virusa ljudske imunodeficijencije, popularno poznatog kao "HIV", i zbog toga pomaže da se odloži prisustvo poznatog sindroma stečene imunodeficijencije. po svom akronimu "AIDS".
Primijećeno je da su dendrofeleren 1 i njegov derivat 2, koji je trans izomer, ti koji inhibiraju klasu proteaze virusa HIV-a i stoga sprječavaju replikaciju samog HIV-a 1.
Dostava lijekova i gena
Davanje lijekova postaje transport vrste farmaceutskog jedinjenja do mjesta djelovanja, dok se primjena gena sastoji od unošenja stranog DNK unutar ćelija kako bi lijek mogao proizvesti željenu vrstu efekta.
Stoga je od velike važnosti isporučiti ove molekule sa najvećom sigurnošću i efikasnošću. Fulereni su klasa neorganskih nosača, ove klase molekula su često favorizovane jer su pokazale odličnu kompatibilnost, uključujući veću selektivnost, zadržavaju ono što je biološka aktivnost i što je manje moguće da bi se proširile.
Fotosenzibilizatori u fotodinamičkoj terapiji
Fotodinamička terapija poznata pod akronimom "PDT" sastoji se od oblika terapije koja koristi vrstu spoja koji je osjetljiv na svjetlost i koji nije otrovan, i to kada se stavi na svjetlo, a zatim ako postane toksičan. Koristi se za liječenje malignih ili izmijenjenih stanica. Fulereni se općenito koriste za ove klase spojeva.
U zaštitnim naočalama
Fulereni imaju ograničena optička svojstva. To se odnosi na njihovu sposobnost da smanje propusnost svjetlosti koja pada na njih. Navedeni molekuli se stoga mogu koristiti kao vrsta optičkog limitera koji se koristi u naočalama ili zaštitnim i senzorskim sočivima.
Fullerene Properties
Predstavićemo koja su glavna svojstva Fullenera na fizičkom nivou.
Physical Properties of fuleren C60
- Gustina: To je 1,65 g cm-3
- Standardna toplota formiranja: To je 9,08 kcal mol-1
- Indeks prelamanja: To je 2,2 (600nm)
- Tačka ključanja: Uzvišen je na 800 K
- Otpornost: Oko 1014 oma m-1
- Gustina pare: N / A
- Oblik kristala: N / A
- Heksagonalni kubni pritisak pare: 5 x 10-6 tora na sobnoj temperaturi: 8 x 10-4 bujica na 800 K
- Organoleptička svojstva: Ima izgled balonske čađi: vrlo fino usitnjeni crni prah
- Fulleriti: Smeđi/crni prah
- C60: puna crna
- Miris: WC
Fulereni u svemiru
Kao što smo već rekli, fulereni se obično formiraju "umotani" u list grafita i dodavanjem nekih čestica peterokuta da bi se postigla njegova zakrivljenost. Ako je list samo namotan kao neka vrsta cilindra, onda moraju pokriti uglove sa zakrivljenim hemisferama s peterokutima. Od čega će se dobiti karbonska nanocijev.
Još jedan članak koji se preporučuje za proučavanje su Doprinosi Blaise Pascal koji su često korisni za postupke ovog elementa. Ove vrste materijala se obično veoma razlikuju od materijala klase fulerena – ukratko, tipa okruglih kaveza i stoga imaju vrlo različita svojstva.