풀러렌은 일반적으로 일종의 탄소 튜브를 형성하는 탄소 분자 그룹이며 특히 나노 기술에 사용됩니다. 다음 기사에서 우리는 이것과 훨씬 더 많은 것에 대한 모든 것을 알게 될 것입니다.
풀러렌이란 무엇이며 용도는 무엇입니까?
"Buckminsterfullerene"이라고도 알려진 소위 Fullerene은 일련의 빈 탄소 분자로 구성되어 "버키볼"이라고 하는 일종의 닫힌 케이지 또는 탄소 나노튜브인 실린더의 일종을 형성합니다.
풀러렌은 일반적으로 구 또는 튜브 유형과 같은 물리적 방식을 사용하는 특정 유형의 구조를 가진 탄소 분자 부류입니다. 같은 방식으로 상기 분자는 육각형 및 또한 오각형과 같은 형태를 가질 수 있다. 그러나 풀러렌은 무엇이며 무엇을 위한 것입니까? 풀러렌은 특정 유형의 컴퓨팅 응용 프로그램, 특히 나노 기술이라고 하는 건축 과학에서 유용한 요소 클래스입니다.
풀러렌 역사
풀러린은 1985년 Rice University에 있는 동안 Richard Smalley, James Heath, Robert Curl, Sean O'Brien 및 마침내 Harold Kroto라는 그룹에 의해 발견되었습니다. 최초의 풀러렌은 과학적으로 "C60"이라고 불리는 벅민스터풀러렌의 이름으로 발견되었고, 그 이름은 버크민스터 풀러에게 경의를 표했습니다. 로버트 컬(Robert Curl)은 1996년 풀러렌 발견으로 노벨상을 수상한 사람입니다.
그러나 소위 "버키볼"의 발견은 풀러렌으로 분류된 일종의 새로운 종류의 물질 또는 가장 작은 풀러렌을 지칭하는 "벅민스터풀러렌"에 대한 연구에 의해 주도되었습니다. . 탄소의 특정 동소체에서 이미 알고 있듯이 다음과 같은 광물 요소로 제한됩니다.
- 디아 만 테
- 석묵
- 나노 튜브
- 석탄
- 비정질 탄소
소위 "버키 볼"의 발견은 탄소 동소체를 크게 연장시켰고 다음으로 구성된 "MEMS"라는 약어로 알려진 미세 전자기계 시스템 분야에서 일종의 열정적인 연구 주제가 되었습니다.
- 재료과학
- 전자
- 나노기술
풀러렌의 작용 유형은 다양한 이론 및 실험 시스템에 크게 기반을 둔 작업이라는 것이 다양한 연구를 통해 밝혀졌습니다.
풀러렌 구조
풀러렌은 일종의 육각형 고리로 이루어진 시트로 구성된 흑연과 구조가 유사하지만 오각형 고리를 포함하거나 시트가 평평하지 않도록 XNUMX각형으로 되어 있는 경우가 많습니다.
풀러렌에는 sp2 및 sp3 하이브리드 탄소 원자가 있습니다. 이 분자는 전자에 대한 친화도가 매우 높으며 가역적으로 환원되어 전자를 흡수할 수 있는 분자입니다.
상기 분자가 접합된 탄소 고리에 의해 만들어졌다는 사실에도 불구하고, 이 경우에 전자는 비편재화되지 않으며, 이러한 동일한 분자는 초오성 성질이 결여된 분자이다. 동일한 분자는 매우 높은 인장 강도를 가지며 3기압 이상의 압력을 가하면 원래의 모양을 회복하는 분자입니다.
이것은 탄소 동소체의 고유한 특성 때문에 적용되는 종류가 있습니다. 합성의 용이성에 대한 상대성 때문에 소위 풀러렌 C60 그것은 계속해서 매우 인기가 있으며 더 높은 수준에서 응용 프로그램에 대해 많은 연구가 수행되었습니다.
풀러렌 C60은 일종의 구형 구조를 형성하는 약 60개의 꼭짓점에 약 60개의 탄소로 구성되어 있습니다. 이것은 일반적으로 서로 인접한 육각형 약 12개의 고리로 구성됩니다. 상기 고리는 이중 결합으로 접합된다.
육각형 링의 CC 접합 길이는 일반적으로 약 1,40A°, 오각형 링의 경우 약 1,46A°이며 평균 접합 길이 등급은 1,44A°입니다.
풀러렌의 종류
풀러렌은 많은 종류의 구조적 변형을 가지고 있으며 1985년에 엄청난 발전을 이루었습니다. 우리가 설명할 풀러렌 유형은 잘 작동하는 풀러렌 유형의 몇 가지 예입니다.
나노튜브 또는 원통형 풀러렌
이것들은 극도로 최소화된 치수의 속이 빈 모양을 가지고 있습니다. 탄소로 만들어진 나노튜브는 일반적으로 폭이 넓고 길이가 수 나노미터에서 수 mm(밀리미터)까지 구별될 수 있습니다. 한쪽 끝은 닫혀 있고 다른 쪽 끝은 열려 있습니다.
전자산업은 탄소나노튜브를 주로 사용하는 산업이고, 또 다른 분야는 우주엘리베이터와 우주선 케이스에 필요한 고저항 탄소케이블을 생산할 수 있는 우주기술, 종이전지입니다.
버키볼 뭉치
이것은 자연에서 발견되는 최소 풀러렌입니다. 이 중 가장 작은 것은 60면체이고 가장 흔한 것은 축구공과 비슷한 20면체인 C12으로 약 XNUMX개의 육각형과 XNUMX개의 오각형으로 구성됩니다. 작은 풀러렌은 자연 발생 측면에서 매우 중요하며 그을음 또는 석탄에서도 찾을 수 있습니다.
메가튜브
이름에서 알 수 있듯 메가(Mega)는 큼을 의미하며 나노튜브의 경우보다 직경이 훨씬 더 큰 튜브를 가지고 있습니다. 메가 튜브의 벽은 다른 두께로 준비되고 있습니다. 이러한 종류의 튜브는 기본적으로 다른 차원의 다양한 분자를 운반하는 데 사용됩니다.
폴리머
이들은 공유 화학 결합으로 연결된 거대 분자라고 합니다. 소위 폴리머는 본질적으로 탄소 사슬로 만들어집니다. 고압 및 고온에서 이들은 일반적으로 XNUMX차원 중합체와 XNUMX차원 중합체를 형성합니다.
더 나노 – 양파
이것은 여러 층의 탄소를 기반으로 하는 구형 입자가 있는 견고한 버키볼 모양으로 구성됩니다.
"볼 앤 체인" Dimers United
이들은 단일 탄소 사슬에 의해 함께 고정되는 두 개의 버키볼 공입니다.
풀러렌 링
설명해야 할 풀러렌의 마지막 유형은 풀러렌 링이지만, 풀러렌 버키볼의 링 또는 링에 의해 형성된다는 정보만 있을 뿐 이에 대한 정보는 많지 않습니다.
풀러렌 용도 – 응용
소위 "나노 기술"의 시작과 함께 다양한 것들이 전 세계에 소개되었습니다. 이른바 풀러렌(Fullerene)은 나노기술 분야에서 주요 초점을 획득한 것이다. NASA라는 위대한 우주 조직은 유명한 지구화학자 린 베커(Lynn Becker)와 협력하여 자연적으로 생성되는 풀러렌을 발견했습니다.
재료 과학의 독특한 화학 작용으로 인해 훌륭한 연구자들은 의료 응용, 광섬유 및 초전도체.
산화 방지제
풀러렌은 항산화제의 우수한 생성자이며, 이러한 종류의 특성은 이들이 갖고 있는 다수의 공액 이중 결합과 상기 분자의 매우 높은 전자 친화도에 기인할 수 있는 것입니다. 이는 분자 궤도의 에너지 때문입니다. 낮고 비어 있습니다. 풀러렌은 소비되기 훨씬 전에 사슬 라디칼과 반응할 수 있습니다.
항바이러스제
풀러렌은 우수한 항바이러스제로서의 강점 때문에 항상 주목을 받아 왔습니다. 아마도 그 출현은 일반적으로 "HIV"로 알려진 인간 면역 결핍 바이러스의 복제를 제거하는 능력 때문일 수 있으며, 이를 위해 알려진 후천성 면역 결핍 증후군의 존재를 지연시키는 데 도움이 되는 이 점에서 훨씬 더 흥미진진합니다. "AIDS"라는 약어로
트랜스 이성질체인 덴드로펠러렌 1 및 그 유도체 2는 HIV 바이러스의 프로테아제 클래스를 억제하여 HIV 1 자체의 복제를 방지하는 것으로 관찰되었습니다.
약물 전달 및 유전자 전달
약물의 투여는 일종의 약제학적 화합물을 작용 부위로 수송하는 것이 되고, 유전자의 투여는 원하는 형태의 약물을 생산할 수 있도록 세포 내부에 외래 DNA를 도입하는 것으로 이루어진다.
따라서 이러한 분자를 최대한 안전하고 효율적으로 전달하는 것이 매우 중요합니다. 풀러렌은 무기 담체의 한 부류이며, 이러한 부류의 분자는 더 높은 선택성을 포함하여 우수한 상용성을 보여주고 생물학적 활성을 유지하며 가능한 한 작아서 확장되기 때문에 선호되는 경우가 많습니다.
광역학 치료의 광감작제
PDT라는 약자로 알려진 광역학 요법은 빛에 민감하고 독성이 없는 일종의 화합물을 사용하는 치료법으로, 빛을 받으면 독성이 된다. 악성 또는 변형된 세포를 치료하는 데 사용됩니다. 풀러렌은 일반적으로 이러한 종류의 화합물에 사용됩니다.
보안경
풀러렌은 광학적 특성이 제한적입니다. 이것은 그 위에 떨어지는 빛의 투과율을 줄이는 능력을 나타냅니다. 따라서, 상기 분자는 고글 또는 보호 및 센서 렌즈에 사용되는 일종의 광학 제한기로 사용될 수 있습니다.
풀러렌 속성
풀레네로의 주요 특성이 무엇인지를 물리적인 차원에서 제시하고자 합니다.
물리적 특성 풀러렌 C60
- 밀도: cm-1,65 3g
- 표준 형성 열: mol-9,08은 1kcal입니다
- 굴절률: 2,2(600nm)입니다.
- 비점: 800K에서 숭고합니다
- 저항: 약 1014옴 m-1
- 증기 밀도: 해당 사항 없음
- 크리스탈 모양: 해당 사항 없음
- 육각형 입방 증기압: 실온에서 5 x 10-6 torr: 8K에서 10 x 4-800 torrential
- 관능적 속성: 그것은 풍선 그을음의 모양을 가지고 있습니다: 매우 미세하게 분할된 검은색 분말
- 풀러라이트: 갈색/검은색 분말
- C60 : 솔리드 블랙
- 냄새: 화장실
우주의 풀러렌
우리가 이미 말했듯이, 풀러렌은 일반적으로 흑연 시트에서 "코일형"으로 형성되고 곡률을 달성하기 위해 일부 오각형 입자를 추가합니다. 시트가 일종의 원통으로 만 감겨 있으면 오각형으로 구부러진 반구로 모서리를 덮어야합니다. 탄소나노튜브를 얻을 수 있습니다.
연구에 권장되는 또 다른 기사는 Blaise Pascal의 공헌 이것은 종종 이 요소의 절차에 유용합니다. 이러한 유형의 재료는 일반적으로 풀러렌 계열의 재료(간단히 말하면 원형 케이지 유형)와 매우 다르므로 매우 다른 특성을 갖습니다.