Fullereen is een groep koolstofmoleculen die meestal een soort koolstofbuis vormen, deze worden vooral gebruikt voor nanotechnologie. In het volgende artikel komen we hier alles over te weten en nog veel meer.
Wat is Fullereen en wat zijn de toepassingen ervan?
Het zogenaamde Fullereen, ook wel bekend als "Buckminsterfullereen", bestaat uit een reeks lege koolstofmoleculen die een soort gesloten kooi vormen die "buckyballs" worden genoemd of een soort cilinder die koolstofnanobuisjes zijn.
Fullerenen zijn meestal een klasse koolstofmoleculen met een bepaald soort constructie die fysieke manieren gebruikt, zoals een soort bol of buis. Genoemde moleculen kunnen op dezelfde manier vormen hebben zoals hexagonaal en ook pentagonaal. Maar wat is fullereen en waar is het voor? Fullerenen zijn een klasse van elementen die nuttig zijn in bepaalde soorten computertoepassingen, vooral in de bouwwetenschappen, nanotechnologieën genoemd.
Fullereen geschiedenis
Een Fullereen werd in 1985 gevonden door een groep mensen genaamd Richard Smalley, James Heath, Robert Curl, Sean O'Brien en tenslotte Harold Kroto terwijl ze aan de Rice University zaten. Het is het eerste fullereen gelukt om ontdekt te worden in de naam van buckminsterfullereen, wetenschappelijk "C60" genoemd, en de naam was een eerbetoon aan Buckminster Fuller. Robert Curl was de persoon die in 1996 de Nobelprijs won voor de ontdekking van fullerenen.
De ontdekking van de zogenaamde "Bucky-ball" is echter geleid door onderzoek naar een soort nieuwe klasse materialen die zijn gecatalogiseerd als fullerenen, of als het "buckminsterfullereen", dat verwijst naar het kleinste fullereen . Zoals we al weten van bepaalde allotropen van koolstof, die beperkt zijn tot minerale elementen zoals:
- ruiten
- Grafiet
- Nanobuisjes
- kolen
- amorfe koolstof
De ontdekking van de zogenaamde "bucky-balls" was wat de koolstofallotropen aanzienlijk verlengde en is het onderwerp geworden van een soort gepassioneerd onderzoek op het gebied van micro-elektromechanische systemen bekend onder het acroniem "MEMS", bestaande uit:
- Materiaalwetenschappen
- de elektronische
- nanotechnologie
De verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat het type werk van fullereen grotendeels gebaseerd is op de verschillende theoretische en experimentele systemen.
Fullereen structuur
Fullerenen zijn qua structuur vergelijkbaar met grafiet, dat is samengesteld uit een soort vel van hexagonaal verbonden ringen, maar ze bevatten vijfhoekige ringen of in veel gevallen als zevenhoekig die voorkomen dat de vellen plat worden.
Fullerenen hebben sp2- en sp3-hybride koolstofatomen. Deze moleculen hebben een zeer hoge mate van affiniteit voor elektronen en zijn degenen die reversibel kunnen worden gereduceerd om elektronen te absorberen.
Ondanks het feit dat genoemd molecuul wordt gemaakt door de koolstofringen die zijn geconjugeerd, zijn de elektronen bij deze gelegenheid niet gedelokaliseerd, waarvoor dezelfde moleculen degenen zijn die de eigenschap van superomaticiteit missen. Dezelfde moleculen herbergen een klasse van zeer hoge treksterkte en zijn degenen die hun oorspronkelijke vorm herstellen na te zijn onderworpen aan meer dan 3 atmosferische druk.
Dit vanwege de unieke eigenschappen van genoemde allotroop van koolstof, dus ze hebben een klasse van toepassingen. Vanwege de relativiteit tot het gemak van synthese, de zogenaamde Fullereen C60 Het blijft erg populair en er is veel onderzoek gedaan naar toepassingen op een hoger niveau.
De fullereen C60 bestaat uit ongeveer 60 koolstofatomen in ongeveer 60 hoekpunten die een soort bolvormige structuur vormen. Deze bestaat uit ongeveer 12 ringen die zeshoekig zijn en meestal aangrenzend aan elkaar zijn. Deze ringen worden geconjugeerd met dubbele bindingen.
De CC-overgangslengte voor hexagonale ringen is typisch ongeveer 1,40 A° en ongeveer 1,46 A° voor vijfhoekige ringen, met een gemiddelde verbindingslengteklasse gelijk aan de 1,44 A°
Soorten Fullereen
Fullerenen hebben veel soorten structurele variaties en ze hebben uitstekende vooruitgang geboekt in 1985. Deze die we gaan beschrijven zijn enkele voorbeelden van de soorten Fullerenen die goed werken:
Nanobuisjes of cilindrische fullerenen
Deze hebben een holle vorm, van afmetingen die extreem geminimaliseerd zijn. Nanobuisjes die van koolstof blijken te zijn gemaakt, zijn over het algemeen breed en kunnen worden onderscheiden van enkele nanometers tot vele mm (millimeters) lang. Ze hebben een gesloten uiteinde en een open uiteinde.
De elektronica-industrie is degene die voornamelijk koolstofnanobuisjes gebruikt, een ander gebied is ruimtetechnologie om de koolstofkabels met hoge weerstand te kunnen produceren die nodig zijn voor ruimteliften en voor ruimtevaartuigen, papieren batterijen.
Bossen Buckyballs
Dit is het minimale fullereen dat in de natuur wordt aangetroffen. Het kleinste lid hiervan is de dodecaëder en de meest voorkomende bestaat uit de C60, de icosaëder die lijkt op een voetbal, samengesteld uit ongeveer 20 zeshoeken en 12 vijfhoeken. Het kleine fullereen is van groot belang in termen van natuurlijk voorkomen en is te vinden in roet of zelfs steenkool.
De Megatubes
Zoals de naam al aangeeft, is dit de Mega, wat Groot betekent, ze hebben buizen die veel groter zijn in diameter dan in het geval van nanobuisjes. De wanden van de megatubes worden in verschillende diktes voorbereid. Genoemde soorten buizen worden fundamenteel gebruikt bij het transport van een verscheidenheid aan moleculen van verschillende afmetingen.
polymeren
Dit worden macromoleculen genoemd die verbonden zijn door covalente chemische bindingen. De zogenaamde polymeren worden in wezen gemaakt door koolstofketens. Onder hoge druk en bij hoge temperaturen vormen ze meestal tweedimensionale polymeren en ook driedimensionale.
De Nano – Ui
Deze bestaat uit een stevige Buckyball-vorm, met bolvormige deeltjes die zijn gebaseerd op meerdere lagen koolstof.
De "Ball and Chain" Dimers United
Dit zijn twee ballen van buckyballs die bij elkaar worden gehouden door een enkele koolstofketen.
De Fullereen Ringen
Het laatste type Fullereen dat nog beschreven moet worden zijn de Fullereen Ringen, hier is echter niet veel informatie over, alleen dat het wordt gevormd door een ring of ring van fullerenen buckyballs.
Gebruik van Fullereen – Toepassingen
Met het begin van de zogenaamde "Nanotechnologie" zijn verschillende dingen aan de hele wereld gepresenteerd. De zogenaamde Fullerenen zijn degenen die de belangrijkste focus hebben gekregen op het gebied van nanotechnologie. De grote ruimtevaartorganisatie NASA is erin geslaagd om in samenwerking met de bekende geochemicus Lynn Becker de fullerenen te ontdekken die op natuurlijke wijze worden gecreëerd.
Vanwege de unieke chemie in de materiaalwetenschappen hebben grote onderzoekers de verschillende toepassingen van fullerenen kunnen ontdekken, waaronder medische toepassingen, optische vezels en supergeleiders.
antioxidanten
Fullerenen zijn uitstekende producenten van antioxidanten, dit soort eigenschap kan worden toegeschreven aan een aantal geconjugeerde dubbele bindingen die ze hebben en ook aan een soort zeer hoge elektronische affiniteit van genoemde moleculen, dit vanwege de energie van de moleculaire baan die is laag en onbezet. Fullerenen kunnen reageren met ketenradicalen lang voordat ze worden geconsumeerd.
Antivirale middelen
Fullerenen hebben altijd de aandacht getrokken vanwege hun kracht als uitstekende antivirale middelen. Misschien is zijn uiterlijk in dit opzicht veel opwindender, wat mogelijk te wijten is aan zijn vermogen om de replicatie van het Human Immunodeficiency Virus, in de volksmond bekend als "HIV", te elimineren, en hiervoor helpt het de aanwezigheid uit te stellen. Acquired Immunodeficiency Syndrome bekend door zijn acroniem "AIDS".
Er is waargenomen dat dendrofellerene 1 en zijn derivaat 2, dat de trans-isomeer is, degenen zijn die de proteaseklasse van het HIV-virus remmen en daarom de replicatie van HIV 1 zelf voorkomen.
Geneesmiddelafgifte en genafgifte
De toediening van medicijnen wordt het transport van een soort farmaceutische verbinding naar de plaats van actie, terwijl de toediening van genen bestaat uit het inbrengen van vreemd DNA in de cellen om het gewenste type effect van het medicijn te kunnen produceren.
Daarom is het van groot belang om deze moleculen met de grootst mogelijke veiligheid en efficiëntie af te leveren. Fullerenen zijn een klasse van anorganische dragers, deze klassen van moleculen genieten vaak de voorkeur omdat ze een uitstekende compatibiliteit hebben laten zien, inclusief hogere selectiviteit, ze behouden hun biologische activiteit en ze zijn zo klein mogelijk om te worden verlengd.
Fotosensibilisatoren in fotodynamische therapie
Fotodynamische therapie bekend onder de afkorting "PDT" bestaat uit de vorm van therapie die gebruik maakt van een soort verbinding die gevoelig is voor licht en die niet giftig is, dit wanneer het in het licht wordt geplaatst, en als het giftig wordt. Het wordt gebruikt om kwaadaardige of veranderde cellen te behandelen. Voor deze klassen van verbindingen worden in het algemeen fullerenen gebruikt.
In veiligheidsbril
Fullerenen hebben beperkte optische eigenschappen. Dit verwijst naar hun vermogen om de doorlaatbaarheid van het licht dat erop valt te verminderen. Genoemde moleculen kunnen daarom worden gebruikt als een soort optische begrenzer die wordt gebruikt in brillen of beschermende en sensorlenzen.
Fullereen eigenschappen
We gaan presenteren wat de belangrijkste eigenschappen van Fullenero op fysiek niveau zijn.
Fysische eigenschappen van Fullereen C60
- De dichtheid: Het is 1,65 g cm-3 "
- De standaard vormingswarmte: Het is 9,08 kcal mol-1
- Brekingsindex: Het is 2,2 (600 nm)
- Kookpunt: Het is subliem bij 800 K
- Weerstand: Ongeveer 1014 ohm m-1
- Dampdichtheid: NB
- Kristalvorm: NB
- Zeshoekige kubieke dampdruk: 5 x 10-6 torr bij kamertemperatuur : 8 x 10-4 hevig bij 800 K
- Organoleptische eigenschappen: Het heeft het uiterlijk van ballonroet: zeer fijn verdeeld zwart poeder
- De Fullerieten: Een bruin/zwart poeder
- C60: effen zwart
- De geur: toilet
Fullerenen in de ruimte
Zoals we al hebben gezegd, worden fullerenen meestal "opgerold" gevormd in een vel grafiet en worden enkele deeltjes vijfhoeken toegevoegd om de kromming ervan te bereiken. Als de plaat alleen als een soort cilinder is opgerold, dan moeten ze de hoeken bedekken met gebogen halve bollen met vijfhoeken. Wat zal worden verkregen een koolstof nanobuis.
Een ander artikel dat wordt aanbevolen om te bestuderen, zijn de Bijdragen van Blaise Pascal die vaak nuttig zijn voor de procedures van dit element. Dit soort materialen zijn meestal heel anders dan de materialen van de fullereenklasse – kortom, tot de Round Cages en hebben daarom heel andere eigenschappen.