フラーレンは、通常一種の炭素管を形成する炭素分子のグループであり、これらは特にナノテクノロジーに使用されます。 次の記事では、これとはるかに多くのことを知っています。
フラーレンとは何ですか？その用途は何ですか？
「バックミンスターフラーレン」としても知られるいわゆるフラーレンは、「バッキーボール」と呼ばれる一種の閉じたケージまたはカーボンナノチューブである一種のシリンダーを形成する一連の空の炭素分子で構成されています。
フラーレンは通常、球体やチューブのタイプなどの物理的な方法を採用する特定の種類の構造を持つ炭素分子のクラスです。 同様に、前記分子は、六角形および五角形などの形状を有することができる。 しかし、フラーレンとは何ですか、それは何のためですか？ フラーレンは、特定の種類のコンピューティングアプリケーション、特にナノテクノロジーと呼ばれる建築科学で役立つ元素のクラスです。
フラーレンの歴史
フラーレンは、1985年にライス大学在学中にリチャード・スモーリー、ジェームズ・ヒース、ロバート・カール、ショーン・オブライエン、そして最後にハロルド・クロトーという名前の人々のグループによって発見されました。 この最初のフラーレンは、科学的に「C60」と呼ばれるバックミンスターフラーレンの名前で発見され、その名前はバックミンスターフラーに敬意を表したものです。 ロバート・カールは、1996年にフラーレンの発見でノーベル賞を受賞した人物です。
しかし、いわゆる「バッキーボール」の発見は、フラーレン、または最小のフラーレンを指す「バックミンスターフラーレン」としてカタログ化された、ある種の新しいクラスの材料の研究によって導かれました。 。 炭素の特定の同素体からすでに知っているように、これは次のようなミネラル元素に限定されています。
- ダイヤモンド
- 黒鉛
- ナノチューブ
- 石炭
- アモルファスカーボン
いわゆる「バッキーボール」の発見は、炭素同素体を著しく伸長させたものであり、その頭字語「MEMS」で知られる微小電気機械システムの分野で、次のような情熱的な研究の対象となっています。
- 材料科学
- 電子
- ナノテクノロジー
さまざまな研究は、フラーレンの仕事の種類が主にさまざまな理論的および実験的システムに基づいていることを明らかにしたものです。
フラーレン構造
フラーレンは、構造がグラファイトと似ています。グラファイトは、六角形にリンクされたリングの一種で構成されていますが、五角形のリングが含まれている場合や、多くの場合、シートが平らにならないように七角形になっています。
フラーレンはsp2とsp3のハイブリッド炭素原子を持っています。 これらの分子は電子に対して非常に高い親和性クラスを持っており、電子を吸収するために可逆的に還元できる分子です。
上記の分子は共役した炭素環によって作られているという事実にもかかわらず、この場合の電子は非局在化されておらず、これらの同じ分子は超細胞性の特性を欠いているものです。 同じ分子は、非常に高い引張強度のクラスを備えており、3を超える大気圧にさらされた後に元の形状に戻る分子です。
これは、炭素の同素体のユニークな特性のためであり、したがって、それらはある種の用途を持っています。 合成の容易さへの相対性のために、いわゆる フラーレンC60 それは非常に人気があり続けており、より高いレベルでのその応用のために多くの研究が行われてきました。
フラーレンC60は、一種の球形構造を形成する頂点である約60個の頂点にある約60個の炭素で構成されています。 これは、通常は互いに隣接している六角形の約12個のリングで構成されています。 前記環は二重結合と共役している。
六角形リングのCC接合長は通常約1,40A°、五角形リングの場合は約1,46 A°で、平均接合長クラスは1,44A°です。
フラーレンの種類
フラーレンには多くの種類の構造変化があり、1985年に優れた進歩を遂げました。これから説明するのは、うまく機能するフラーレンの種類の例です。
ナノチューブまたは円筒形フラーレン
これらは、寸法が非常に最小化された中空の形状をしています。 カーボンでできていることがわかっているナノチューブは一般に幅が広く、長さが数ナノメートルから数mm（ミリメートル）まで区別できます。 それらには、XNUMXつの閉じた端とXNUMXつの開いた端があります。
エレクトロニクス産業は主にカーボンナノチューブを使用する産業であり、別の分野は宇宙エレベーターや宇宙船のケースに必要な高抵抗のカーボンケーブルを製造できるようにするための宇宙技術です。
バッキーボールの束
これは、自然界に見られる最小のフラーレンです。 この最小のメンバーは十二面体であり、最も一般的なのは、約60個の六角形と20個の五角形で構成されるサッカーボールに似た二十面体であるC12で構成されています。 小さなフラーレンは自然発生の観点から非常に重要であり、煤や石炭にも含まれています。
メガチューブ
その名前が示すように、これはメガを意味し、ナノチューブの場合よりも直径がはるかに大きいチューブを持っています。 メガチューブの壁はさまざまな厚さで準備されています。 これらの種類のチューブは、基本的に、さまざまな寸法のさまざまな分子の輸送に使用されます。
ポリマー
これらは高分子と呼ばれ、共有化学結合によって接続されています。 いわゆるポリマーは本質的に炭素鎖によって作られています。 高圧下および高温下で、それらは通常、二次元ポリマーおよび三次元ポリマーを形成します。
ナノ–タマネギ
これは、炭素の複数の層に基づく球形の粒子を備えた、固体のバッキーボール形状で構成されています。
「ボールアンドチェーン」ダイマーズユナイテッド
これらは、単一のカーボンチェーンによって一緒に保持されているバッキーボールのXNUMXつのボールです。
フラーレンリング
まだ説明されていない最後のタイプのフラーレンはフラーレンリングですが、これらについての情報はあまりなく、フラーレンバッキーボールのリングまたはリングによって形成されているだけです。
フラーレンの使用–アプリケーション
いわゆる「ナノテクノロジー」の始まりとともに、さまざまなものが全世界に提示されてきました。 いわゆるフラーレンは、ナノテクノロジーの分野で主な焦点を獲得したものです。 NASAと呼ばれる偉大な宇宙組織は、有名な地球化学者のリンベッカーと協力して、自然に生成されたフラーレンを発見することに成功しました。
材料科学における独自の化学作用により、優れた研究者はフラーレンのさまざまな用途を発見することができました。これには、医療用途、光ファイバー、および 超伝導体.
酸化防止剤
フラーレンは抗酸化剤の優れた生産者であり、この種の特性は、それらが持つ共役二重結合の数と、分子軌道のエネルギーのために、分子の一種の非常に高い電子親和力に起因する可能性があります。低く、空いている。 フラーレンは、消費されるずっと前に鎖ラジカルと反応する可能性があります。
抗ウイルス剤
フラーレンは、優れた抗ウイルス剤としての強みから常に注目されています。 おそらく、その外観は、この点ではるかにエキサイティングです。これは、一般に「HIV」として知られているヒト免疫不全ウイルスの複製を排除する能力に起因する可能性があり、このため、既知の後天性免疫不全症候群の存在を遅らせるのに役立ちますその頭字語「エイズ」によって。
デンドロフェレレン1およびトランス異性体であるその誘導体2は、HIVウイルスのプロテアーゼクラスを阻害し、したがって、HIV1自体の複製を妨げるものであることが観察されています。
ドラッグデリバリーと遺伝子デリバリー
薬物の投与は、ある種の医薬化合物の作用部位への輸送になり、遺伝子の投与は、薬物を生成できるようにするために細胞内に外来DNAを導入することからなる。所望の種類の効果。
したがって、これらの分子を最大限の安全性と効率で提供することが非常に重要です。 フラーレンは無機担体のクラスであり、これらのクラスの分子は、より高い選択性を含む優れた適合性を示し、生物学的活性を保持し、拡張できるように可能な限り小さいため、しばしば好まれます。
光線力学療法における光増感剤
頭字語「PDT」で知られる光線力学療法は、光に敏感で毒性のない化合物の一種を利用する療法の形態で構成されています。これは、光を当てると有毒になる場合です。 悪性細胞や変化した細胞の治療に使用されます。 フラーレンは通常、これらのクラスの化合物に使用されます。
安全メガネで
フラーレンの光学特性は限られています。 これは、それに当たる光の透過率を低下させる能力を指します。 したがって、上記の分子は、ゴーグルまたは保護レンズおよびセンサーレンズで使用される一種の光学リミッターとして使用することができます。
フラーレンの性質
Fulleneroの主な特性を物理的なレベルで紹介します。
の物性 フラーレン 60
- 密度： 1,65gcm-3です
- 標準生成熱： 9,08kcalmol-1です
- 屈折率： 2,2（600nm）です
- 沸点： 800Kで崇高です
- 抵抗率： 約1014オームm-1
- 蒸気密度： 無し
- 結晶形： 無し
- 六角形の立方蒸気圧： 室温で5x10-6トル：8Kで10x4-800トル
- 官能特性： それは風船の煤の外観を持っています：非常に細かく分割された黒い火薬
- Fullerites： 茶色/黒色の火薬
- C60： 黒一色
- におい： トイレ
宇宙のフラーレン
すでに述べたように、フラーレンは通常、グラファイトのシートに「コイル状」に形成され、五角形の粒子を追加してその曲率を実現します。 シートが一種の円柱としてのみ巻き上げられる場合は、五角形の湾曲した半球で角を覆う必要があります。 カーボンナノチューブが得られるもの。
勉強することをお勧めする別の記事は ブレーズパスカルによる貢献 これは、この要素の手順に役立つことがよくあります。 これらのタイプの材料は通常、フラーレンクラスの材料とは非常に異なります。つまり、ラウンドケージとはタイプが異なるため、特性が大きく異なります。