Fullerene ialah sekumpulan molekul karbon yang biasanya membentuk sejenis tiub karbon, ini digunakan terutamanya untuk nanoteknologi. Dalam artikel berikut kita akan mengetahui segala-galanya tentang ini dan banyak lagi.
Apakah Fullerene dan apakah kegunaannya?
Apa yang dipanggil Fullerene, yang juga dikenali sebagai "Buckminsterfullerene", terdiri daripada satu siri molekul karbon kosong yang membentuk sejenis sangkar tertutup yang dipanggil "buckyballs" atau sejenis silinder yang merupakan tiub nano karbon.
Fullerene biasanya merupakan kelas molekul karbon dengan jenis pembinaan tertentu yang menggunakan cara fizikal seperti jenis sfera atau tiub. Molekul yang dikatakan dengan cara yang sama boleh mempunyai bentuk seperti heksagon dan juga pentagon. Walau bagaimanapun, apakah itu fullerene dan untuk apa ia? Fullerene ialah kelas elemen yang berguna dalam jenis aplikasi pengkomputeran tertentu, terutamanya dalam sains bangunan yang dipanggil nanoteknologi.
Sejarah Fullerene
Fullerene ditemui pada tahun 1985 oleh sekumpulan orang bernama Richard Smalley, James Heath, Robert Curl, Sean O'Brien dan akhirnya Harold Kroto semasa di Universiti Rice. Said fullerene pertama berjaya ditemui atas nama buckminsterfullerene secara saintifik dipanggil "C60", dan namanya memberi penghormatan kepada Buckminster Fuller. Robert Curl adalah orang yang memenangi Hadiah Nobel untuk penemuan fullerene pada tahun 1996.
Walau bagaimanapun, penemuan apa yang dipanggil "Bucky-ball" telah diketuai oleh penyelidikan ke atas sejenis kelas bahan baru yang telah dikatalogkan sebagai fullerenes, atau sebagai "buckminsterfullerene" yang merujuk kepada fullerene terkecil. . Seperti yang kita sedia maklum daripada alotrop karbon tertentu, yang terhad kepada unsur mineral seperti:
- Berlian
- Grafit
- Tiub Nanot
- Batu arang
- Karbon Amorf
Penemuan apa yang dipanggil "bucky-balls" adalah alotrop karbon yang memanjang dengan ketara dan telah menjadi subjek sejenis penyelidikan yang ghairah dalam bidang sistem mikroelektromekanikal yang dikenali dengan akronimnya "MEMS", yang terdiri daripada:
- Sains Bahan
- elektronik
- nanoteknologi
Pelbagai kajian adalah yang telah mendedahkan bahawa jenis kerja fullerene adalah salah satu yang sebahagian besarnya berdasarkan pelbagai sistem teori dan eksperimen.
Struktur Fullerene
Fullerene adalah serupa dalam strukturnya kepada grafit, yang terdiri daripada sejenis kepingan gelang berkait heksagon, walau bagaimanapun, ia mengandungi gelang pentagonal atau pada banyak keadaan sebagai heptagonal yang menghalang kepingan daripada menjadi rata.
Fullerene mempunyai atom karbon hibrid sp2 dan sp3. Molekul-molekul ini mempunyai kelas pertalian yang sangat tinggi untuk elektron dan merupakan molekul yang boleh dikurangkan secara balik untuk menyerap elektron.
Walaupun fakta bahawa molekul tersebut dibuat oleh cincin karbon yang telah terkonjugasi, elektron pada masa ini tidak dinyahlokasikan, yang mana molekul yang sama ini adalah yang tidak mempunyai sifat superomatik. Molekul yang sama mempunyai kelas kekuatan tegangan yang sangat tinggi dan merupakan molekul yang memulihkan bentuk asalnya selepas dikenakan lebih daripada 3 tekanan atmosfera.
Ini kerana sifat unik alotrop karbon tersebut, jadi ia mempunyai kelas aplikasi. Kerana relativiti kepada kemudahan sintesis, apa yang dipanggil Fullerene C60 Ia terus menjadi sangat popular dan banyak penyelidikan telah dijalankan untuk aplikasinya di peringkat yang lebih tinggi.
Fullerene C60 terdiri daripada kira-kira 60 karbon dalam kira-kira 60 bucu yang merupakan yang membentuk sejenis struktur sfera. Ini terdiri daripada kira-kira 12 cincin yang heksagon yang biasanya bersebelahan antara satu sama lain. Cincin tersebut sedang dikonjugasikan dengan ikatan berganda.
Panjang simpang CC untuk gelang heksagon biasanya kira-kira 1,40 A° dan kira-kira 1,46 A° untuk gelang pentagonal, dengan purata kelas panjang simpang bersamaan dengan 1,44 A°
Jenis Fullerene
Fullerene mempunyai pelbagai jenis variasi struktur, dan mereka telah mencapai kemajuan yang sangat baik pada tahun 1985. Ini yang akan kami huraikan ialah beberapa contoh jenis Fullerene yang berfungsi dengan baik:
Nanotiub atau Fullerene Silinder
Ini mempunyai bentuk berongga, dimensi yang sangat diminimumkan. Nanotiub yang didapati diperbuat daripada karbon secara amnya lebar dan boleh dibezakan daripada beberapa nanometer kepada banyak mm (milimeter) panjangnya. Mereka mempunyai satu hujung tertutup dan satu hujung terbuka.
Industri elektronik adalah yang menggunakan tiub nano karbon terutamanya, bidang lain ialah teknologi angkasa lepas supaya dapat menghasilkan kabel karbon rintangan tinggi yang diperlukan untuk lif angkasa dan untuk kes kapal angkasa. bateri kertas.
Sekumpulan Buckyballs
Ini adalah fullerene minimum yang terdapat dalam alam semula jadi. Ahli terkecil ini ialah dodecahedron dan yang paling biasa terdiri daripada C60 iaitu icosahedron yang serupa dengan bola sepak, terdiri daripada kira-kira 20 heksagon dan 12 pentagon. Fullerene kecil adalah sangat penting dari segi kejadian semula jadi, dan ia boleh didapati dalam jelaga atau arang batu.
Megatubes
Seperti yang ditunjukkan oleh namanya, ini adalah Mega, yang bermaksud Besar, mereka mempunyai tiub yang diameternya lebih besar daripada dalam kes tiub nano. Dinding megatiub sedang disediakan dengan ketebalan yang berbeza. Jenis tiub tersebut pada asasnya digunakan dalam pengangkutan pelbagai molekul dengan dimensi yang berbeza.
polimer
Ini dipanggil makromolekul yang disambungkan oleh ikatan kimia kovalen. Polimer yang dipanggil pada asasnya dibuat oleh rantai karbon. Di bawah tekanan tinggi dan pada suhu tinggi mereka biasanya membentuk polimer dua dimensi dan juga tiga dimensi.
Nano – Bawang
Ini terdiri daripada bentuk buckyball pepejal, dengan zarah berbentuk sfera yang berasaskan berbilang lapisan karbon.
"Bola dan Rantai" Dimers United
Ini adalah dua bola buckyball yang disatukan oleh rantai karbon tunggal.
The Fullerene Rings
Jenis Fullerene terakhir yang masih perlu diterangkan ialah Fullerene Rings, walau bagaimanapun, tidak banyak maklumat tentang ini, cuma ia dibentuk oleh cincin atau gelang fullerene buckyballs.
Kegunaan Fullerene – Aplikasi
Dengan bermulanya apa yang dipanggil "Nanoteknologi" pelbagai perkara telah dipersembahkan kepada seluruh dunia. Apa yang dipanggil Fullerenes adalah yang memperoleh tumpuan utama dalam bidang nanoteknologi. Organisasi angkasa lepas yang hebat bernama NASA, dengan kerjasama ahli geokimia terkenal Lynn Becker, berjaya menemui fullerene yang dicipta secara semula jadi.
Kerana kimia yang unik dalam sains bahan, penyelidik hebat telah dapat menemui pelbagai aplikasi fullerene, yang merangkumi aplikasi perubatan, gentian optik, dan superkonduktor.
Antioksidan
Fullerene adalah pengeluar antioksidan yang sangat baik, sifat seperti ini boleh dikaitkan dengan beberapa ikatan berganda terkonjugasi yang mereka miliki dan juga kepada sejenis pertalian elektronik yang sangat tinggi bagi molekul tersebut, ini kerana tenaga orbit molekul yang adalah rendah dan tidak berpenghuni. Fullerene boleh bertindak balas dengan radikal rantai lama sebelum ia dimakan.
Agen Antivirus
Fullerene sentiasa menarik perhatian kerana kekuatannya sebagai agen antivirus yang sangat baik. Mungkin penampilannya jauh lebih menarik, dalam hal ini, yang mungkin disebabkan oleh keupayaannya untuk menghapuskan replikasi Human Immunodeficiency Virus, yang lebih dikenali sebagai "HIV", dan untuk ini, ia membantu melambatkan kehadiran Acquired Immunodeficiency Syndrome yang dikenali. dengan akronimnya "AIDS".
Telah diperhatikan bahawa dendrofellerene 1 dan derivatifnya 2, iaitu isomer trans, adalah yang menghalang kelas protease virus HIV dan, oleh itu, menghalang replikasi HIV 1 itu sendiri.
Penghantaran Dadah dan Penghantaran Gen
Pemberian ubat menjadi pengangkutan sejenis sebatian farmaseutikal ke tapak tindakan, manakala pemberian gen terdiri daripada pengenalan DNA asing di dalam sel supaya dapat menghasilkan ubat.jenis kesan yang diingini.
Oleh itu, adalah sangat penting untuk menyampaikan molekul ini dengan keselamatan dan kecekapan yang terbaik. Fullerene ialah kelas pembawa tak organik, kelas molekul ini sering digemari kerana mereka telah menunjukkan keserasian yang sangat baik, termasuk selektiviti yang lebih tinggi, mereka mengekalkan aktiviti biologi, dan mereka sekecil mungkin untuk dilanjutkan. .
Photosensitizers dalam Terapi Fotodinamik
Terapi fotodinamik yang dikenali dengan akronimnya "PDT" terdiri daripada bentuk terapi yang menggunakan sejenis sebatian yang sensitif kepada cahaya dan tidak toksik, ini apabila ia diletakkan dalam cahaya, maka jika ia menjadi toksik. Ia digunakan untuk merawat sel-sel malignan atau diubah. Fullerene biasanya digunakan untuk kelas sebatian ini.
Dalam Kacamata Keselamatan
Fullerene mempunyai sifat optik yang terhad. Ini merujuk kepada keupayaan mereka untuk mengurangkan penghantaran cahaya yang jatuh ke atasnya. Molekul tersebut boleh, oleh itu, digunakan sebagai sejenis pengehad optik yang digunakan dalam gogal atau kanta pelindung dan sensor.
Hartanah Fullerene
Kami akan membentangkan apakah sifat utama Fullenero pada tahap fizikal.
Sifat Fizikal Fullerene C102
- Ketumpatan: Ia adalah 1,65 g cm-3
- Haba Pembentukan Piawai: Ia adalah 9,08 kcal mol-1
- Indeks biasan: Ia adalah 2,2 (600nm)
- Takat didih: Ia adalah Sublime pada 800 K
- Kerintangan: Kira-kira 1014 ohm m-1
- Ketumpatan Wap: N / A
- Bentuk Kristal: N / A
- Tekanan Wap Kubik Heksagon: 5 x 10-6 torr pada suhu bilik: 8 x 10-4 torrential pada 800 K
- Sifat Organoleptik: Ia mempunyai rupa jelaga belon: serbuk hitam terbahagi sangat halus
- The Fullerite: Serbuk coklat/hitam
- C60: hitam pejal
- Bau: Tandas
Fullerenes di Angkasa
Seperti yang telah kami katakan, fullerene biasanya dibentuk "Bergelung" dalam kepingan grafit dan menambah beberapa zarah pentagon untuk mencapai kelengkungannya. Jika helaian hanya digulung sebagai sejenis silinder, maka ia mesti menutup sudut dengan hemisfera melengkung dengan pentagon. Apa yang akan diperolehi tiub nano karbon.
Artikel lain yang disyorkan untuk dikaji ialah Sumbangan oleh Blaise Pascal yang selalunya berguna untuk prosedur elemen ini. Jenis bahan ini biasanya sangat berbeza daripada bahan kelas fullerene – jenis, ringkasnya, kepada Sangkar Bulat dan oleh itu mempunyai sifat yang sangat berbeza.