Fullerene sind eine Gruppe von Kohlenstoffmolekülen, die normalerweise eine Art Kohlenstoffröhre bilden, diese werden insbesondere für die Nanotechnologie verwendet. Im folgenden Artikel erfahren wir alles darüber und noch viel mehr.
Was ist Fulleren und wofür wird es verwendet?
Die sogenannten Fullerene, die auch als „Buckminsterfullerene“ bekannt sind, bestehen aus einer Reihe leerer Kohlenstoffmoleküle, die eine Art geschlossenen Käfig namens „Buckyballs“ oder eine Art Zylinder bilden, bei dem es sich um Kohlenstoffnanoröhren handelt.
Fullerene sind normalerweise eine Klasse von Kohlenstoffmolekülen mit einer bestimmten Art von Konstruktion, die physikalische Wege einsetzt, wie z. B. eine Art Kugel oder Röhre. Besagte Moleküle können in gleicher Weise Formen wie sechseckig und auch fünfeckig haben. Aber was ist Fulleren und wofür ist es? Fullerene sind eine Klasse von Elementen, die in bestimmten Arten von Computeranwendungen nützlich sind, insbesondere in den Bauwissenschaften, die als Nanotechnologien bezeichnet werden.
Geschichte der Fullerene
Ein Fulleren wurde 1985 von einer Gruppe von Leuten namens Richard Smalley, James Heath, Robert Curl, Sean O'Brien und schließlich Harold Kroto an der Rice University gefunden. Besagtes erstes Fulleren konnte im Namen von BuckminsterFullerene, wissenschaftlich „C60“ genannt, entdeckt werden, und sein Name war eine Hommage an Buckminster Fuller. Robert Curl war die Person, die 1996 den Nobelpreis für die Entdeckung der Fullerene erhielt.
Die Entdeckung des sogenannten „Bucky-Balls“ wurde jedoch von der Forschung an einer Art neuer Klasse von Materialien angeführt, die als Fullerene oder als „Buckminsterfullerene“ katalogisiert wurden, das sich auf das kleinste Fulleren bezieht . Wie wir bereits von bestimmten Allotropen des Kohlenstoffs wissen, die auf mineralische Elemente beschränkt sind, wie zum Beispiel:
- Diamanten
- Graphit
- Nanoröhren
- Coal
- Amorpher Kohlenstoff
Die Entdeckung der sogenannten "Bucky-Balls" war das, was Kohlenstoff-Allotrope erheblich verlängerte und zum Gegenstand einer Art leidenschaftlicher Forschung auf dem Gebiet der mikroelektromechanischen Systeme geworden ist, die unter dem Akronym "MEMS" bekannt sind, bestehend aus:
- Materialwissenschaften
- Die Elektronik
- Nanotechnologie
Die verschiedenen Studien sind diejenigen, die gezeigt haben, dass die Art der Arbeit von Fulleren eine ist, die weitgehend auf den verschiedenen theoretischen und experimentellen Systemen basiert.
Fulleren-Struktur
Fullerene ähneln in ihrer Struktur Graphit, das aus einer Art Schicht von sechseckig verbundenen Ringen besteht, jedoch enthalten sie fünfeckige Ringe oder in vielen Fällen siebeneckige Ringe, die verhindern, dass die Schichten flach sind.
Fullerene haben sp2- und sp3-Hybridkohlenstoffatome. Diese Moleküle haben eine sehr hohe Affinitätsklasse für Elektronen und sind diejenigen, die reversibel reduziert werden können, um Elektronen zu absorbieren.
Trotz der Tatsache, dass dieses Molekül aus konjugierten Kohlenstoffringen besteht, werden die Elektronen bei dieser Gelegenheit nicht delokalisiert, wofür dieselben Moleküle diejenigen sind, denen die Eigenschaft der Superomatizität fehlt. Dieselben Moleküle beherbergen eine Klasse mit sehr hoher Zugfestigkeit und sind diejenigen, die ihre ursprüngliche Form wiedererlangen, nachdem sie mehr als 3 Atmosphärendruck ausgesetzt wurden.
Dies liegt an den einzigartigen Eigenschaften des Kohlenstoff-Allotrops, so dass sie eine Klasse von Anwendungen haben. Aufgrund der Relativität zur Leichtigkeit der Synthese, der sog Fulleren C60 Es ist nach wie vor sehr beliebt und es wurde viel Forschung für seine Anwendungen auf höherem Niveau durchgeführt.
Das Fulleren C60 besteht aus etwa 60 Kohlenstoffen in etwa 60 Ecken, die eine Art kugelförmige Struktur bilden. Dieser besteht aus etwa 12 sechseckigen Ringen, die normalerweise nebeneinander liegen. Diese Ringe sind mit Doppelbindungen konjugiert.
Die CC-Übergangslänge für hexagonale Ringe beträgt typischerweise etwa 1,40 Å und etwa 1,46 Å für fünfeckige Ringe, mit einer mittleren Übergangslängenklasse gleich 1,44 Å
Arten von Fullerenen
Fullerene weisen viele Arten von strukturellen Variationen auf, und sie haben 1985 hervorragende Fortschritte gemacht. Diese, die wir beschreiben werden, sind einige Beispiele für die Arten von Fullerenen, die gut funktionieren:
Nanoröhren oder zylindrische Fullerene
Diese haben eine Hohlform mit extrem minimierten Abmessungen. Nanoröhren, die aus Kohlenstoff bestehen, sind im Allgemeinen breit und können von wenigen Nanometern bis zu vielen mm (Millimetern) in der Länge unterschieden werden. Sie haben ein geschlossenes und ein offenes Ende.
Die Elektronikindustrie ist diejenige, die hauptsächlich Kohlenstoffnanoröhren verwendet, ein anderer Bereich ist die Raumfahrttechnik, um die hochohmigen Kohlenstoffkabel herstellen zu können, die für Weltraumaufzüge und für Raumfahrzeuggehäuse benötigt werden.
Bündel von Buckyballs
Dies ist das in der Natur vorkommende Minimum an Fulleren. Das kleinste Mitglied davon ist das Dodekaeder und das häufigste besteht aus dem C60, dem Ikosaeder, das einem Fußball ähnelt und aus etwa 20 Sechsecken und 12 Fünfecken besteht. Das kleine Fulleren ist von großer Bedeutung für das natürliche Vorkommen und kann in Ruß oder sogar Kohle gefunden werden.
Die Megaröhren
Wie der Name schon sagt, ist dies Mega, was groß bedeutet, sie haben Röhren, die einen viel größeren Durchmesser haben als im Fall von Nanoröhren. Die Wände der Megatubes werden mit unterschiedlichen Dicken vorbereitet. Derartige Röhren werden grundsätzlich beim Transport einer Vielzahl von Molekülen unterschiedlicher Dimensionen verwendet.
Polymere
Diese werden als Makromoleküle bezeichnet, die durch kovalente chemische Bindungen verbunden sind. Die sogenannten Polymere bestehen im Wesentlichen aus Kohlenstoffketten. Unter hohem Druck und bei hohen Temperaturen bilden sie meist zweidimensionale Polymere und auch dreidimensionale.
Die Nano – Zwiebel
Diese besteht aus einer massiven Buckyball-Form mit kugelförmigen Partikeln, die auf mehreren Kohlenstoffschichten basieren.
Die „Ball and Chain“-Dimere vereint
Dies sind zwei Kugeln aus Buckyballs, die von einer einzigen Kohlenstoffkette zusammengehalten werden.
Die Fullerenringe
Die letzte Art von Fulleren, die noch beschrieben werden muss, sind die Fulleren-Ringe, über die jedoch nicht viele Informationen vorliegen, nur dass sie aus einem Ring oder Ring von Fulleren-Buckyballs bestehen.
Verwendung von Fulleren – Anwendungen
Mit dem Beginn der sogenannten "Nanotechnologie" wurden der ganzen Welt verschiedene Dinge präsentiert. Die sogenannten Fullerene sind diejenigen, die im Bereich der Nanotechnologie in den Mittelpunkt des Interesses gerückt sind. Der großen Weltraumorganisation NASA ist es in Zusammenarbeit mit der renommierten Geochemikerin Lynn Becker gelungen, die natürlich entstehenden Fullerene zu entdecken.
Aufgrund der einzigartigen Chemie in den Materialwissenschaften konnten große Forscher die verschiedenen Anwendungen von Fullerenen entdecken, darunter medizinische Anwendungen, optische Fasern und Supraleiter.
Antioxidantien
Fullerene sind hervorragende Produzenten von Antioxidantien, diese Art von Eigenschaft kann einer Reihe von konjugierten Doppelbindungen zugeschrieben werden, die sie haben, und auch einer Art sehr hoher elektronischer Affinität dieser Moleküle, dies aufgrund der Energie der Molekülbahn, die ist niedrig und unbesetzt. Fullerene können mit Kettenresten reagieren, lange bevor sie verbraucht werden.
Antivirale Mittel
Fullerene haben wegen ihrer Stärke als hervorragende antivirale Mittel schon immer Aufmerksamkeit erregt. Vielleicht ist sein Aussehen in dieser Hinsicht viel aufregender, was auf seine Fähigkeit zurückzuführen sein kann, die Replikation des Human Immunodeficiency Virus, im Volksmund als "HIV" bekannt, zu eliminieren, und dafür hilft es, das Vorhandensein des bekannten Acquired Immunodeficiency Syndrome zu verzögern unter dem Akronym „AIDS“.
Es wurde beobachtet, dass Dendrofelleren 1 und sein Derivat 2, das das trans-Isomer ist, diejenigen sind, die die Proteaseklasse des HIV-Virus hemmen und daher die Replikation von HIV 1 selbst verhindern.
Arzneimittelabgabe und Genabgabe
Die Verabreichung von Arzneimitteln wird zum Transport einer Art pharmazeutischer Verbindung zum Wirkort, während die Verabreichung von Genen darin besteht, fremde DNA in die Zellen einzubringen, um die gewünschte Wirkungsweise des Arzneimittels hervorrufen zu können.
Daher ist es von großer Bedeutung, diese Moleküle mit größtmöglicher Sicherheit und Effizienz zu verabreichen. Fullerene sind eine Klasse von anorganischen Trägern, diese Klassen von Molekülen werden oft bevorzugt, weil sie eine ausgezeichnete Kompatibilität gezeigt haben, einschließlich einer höheren Selektivität, sie behalten ihre biologische Aktivität bei und sie sind so klein wie möglich, um erweitert zu werden.
Photosensibilisatoren in der photodynamischen Therapie
Die unter dem Akronym "PDT" bekannte photodynamische Therapie besteht aus einer Therapieform, bei der eine Art von Verbindung verwendet wird, die lichtempfindlich und nicht toxisch ist, und zwar, wenn sie Licht ausgesetzt wird, dann, wenn sie toxisch wird. Es wird verwendet, um bösartige oder veränderte Zellen zu behandeln. Für diese Verbindungsklassen werden im Allgemeinen Fullerene verwendet.
In Schutzbrille
Fullerene haben begrenzte optische Eigenschaften. Dies bezieht sich auf ihre Fähigkeit, die Durchlässigkeit des auf sie fallenden Lichts zu verringern. Diese Moleküle können daher als eine Art optischer Begrenzer verwendet werden, der in Brillen oder Schutz- und Sensorgläsern verwendet wird.
Fulleren-Eigenschaften
Wir werden die Haupteigenschaften von Fullenero auf physikalischer Ebene vorstellen.
Physikalische Eigenschaften von Fulleren C60
- Die Dichte: Es sind 1,65 g cm-3
- Die Standardbildungswärme: Es sind 9,08 kcal mol-1
- Brechungsindex: Es ist 2,2 (600nm)
- Siedepunkt: Erhaben bei 800 K
- Widerstand: Etwa 1014 Ohm m-1
- Wasserdampfdichte: N / A
- Kristallform: N / A
- Hexagonaler kubischer Dampfdruck: 5 x 10-6 Torr bei Raumtemperatur : 8 x 10-4 Torrential bei 800 K
- Organoleptische Eigenschaften: Es hat das Aussehen von Ballonruß: sehr fein verteiltes schwarzes Pulver
- Die Fulleriten: Ein braun/schwarzes Pulver
- C60: vollkommen schwarz
- Der Geruch: Toilette
Fullerene im Weltraum
Wie wir bereits gesagt haben, werden Fullerene normalerweise in einer Graphitschicht "gewickelt" und durch Hinzufügen einiger Fünfeckpartikel gebildet, um ihre Krümmung zu erreichen. Wenn das Blatt nur als eine Art Zylinder aufgerollt wird, dann müssen sie die Ecken mit gebogenen Halbkugeln mit Fünfecken bedecken. Was wird ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen erhalten.
Ein weiterer Artikel, der zum Studium empfohlen wird, sind die Beiträge von Blaise Pascal die für die Prozeduren dieses Elements oft nützlich sind. Diese Materialtypen unterscheiden sich in der Regel stark von den Materialien der Fullerene-Klasse – kurz gesagt, den Round Cages und haben daher ganz andere Eigenschaften.