Fulleren, genellikle bir tür karbon tüp oluşturan bir grup karbon molekülüdür, bunlar özellikle nanoteknoloji için kullanılır. Aşağıdaki makalede bu konuda her şeyi ve çok daha fazlasını öğreneceğiz.
Fulleren nedir ve kullanım alanları nelerdir?
"Buckminsterfullerene" olarak da bilinen sözde Fullerene, "buckyballs" adı verilen bir tür kapalı kafes veya karbon nanotüp olan bir tür silindir oluşturan bir dizi boş karbon molekülünden oluşur.
Fullerenler genellikle, bir tür küre veya tüp gibi fiziksel yollar kullanan belirli bir yapıya sahip bir karbon molekülü sınıfıdır. Bahsedilen moleküller de aynı şekilde altıgen ve beşgen gibi şekillere sahip olabilir. Ancak, fulleren nedir ve ne içindir? Fullerenler, özellikle nanoteknolojiler olarak adlandırılan yapı bilimlerinde, belirli türdeki bilgisayar uygulamalarında yararlı olan bir öğe sınıfıdır.
Fulleren Tarihi
Bir Fullerene 1985 yılında Rice Üniversitesi'nde Richard Smalley, James Heath, Robert Curl, Sean O'Brien ve son olarak Harold Kroto adlı bir grup insan tarafından bulundu. Adı geçen ilk fulleren, bilimsel olarak "C60" olarak adlandırılan buckminsterfullerene adına keşfedilmeyi başardı ve adı Buckminster Fuller'a saygı duruşunda bulundu. Robert Curl, 1996 yılında fullerenlerin keşfi için Nobel Ödülü'nü kazanan kişiydi.
Bununla birlikte, sözde "Bucky topu"nun keşfi, fullerenler olarak veya en küçük fullerene atıfta bulunan "buckminsterfullerene" olarak kataloglanan bir tür yeni malzeme sınıfı üzerinde yapılan araştırmalara öncülük etmiştir. . Aşağıdakiler gibi mineral elementlerle sınırlı olan belirli karbon allotroplarından zaten bildiğimiz gibi:
- elmaslar
- Grafit
- Nanotüpler
- kömür
- amorf karbon
Sözde "bucky topları"nın keşfi, karbon allotroplarını önemli ölçüde uzatan şeydi ve "MEMS" kısaltmasıyla bilinen mikroelektromekanik sistemler alanında bir tür tutkulu araştırmanın konusu haline geldi:
- Malzeme Bilimleri
- elektronik
- nanoteknoloji
Çeşitli çalışmalar, fulleren çalışma türünün büyük ölçüde çeşitli teorik ve deneysel sistemlere dayalı olduğunu ortaya koyan çalışmalardır.
Fulleren Yapısı
Fullerenler yapı olarak altıgen bağlantılı halkalardan oluşan bir tür levhadan oluşan grafite benzer, ancak beşgen halkalar veya birçok durumda levhaların düz olmasını engelleyen yedigen halkalar içerirler.
Fullerenler sp2 ve sp3 hibrit karbon atomlarına sahiptir. Bu moleküller elektronlar için çok yüksek bir afinite sınıfına sahiptir ve elektronları emmek için tersinir olarak indirgenebilen moleküllerdir.
Söz konusu molekülün konjuge edilmiş karbon halkaları tarafından yapılmasına rağmen, bu durumda elektronlar delokalize değildir, çünkü bu aynı moleküller süperomatiklik özelliğinden yoksundur. Aynı moleküller, çok yüksek bir gerilme mukavemeti sınıfını barındırır ve 3'den fazla atmosfer basıncına maruz kaldıktan sonra orijinal şekillerini geri kazananlardır.
Bunun nedeni, adı geçen karbon allotropunun benzersiz özellikleridir, dolayısıyla bir uygulama sınıfına sahiptirler. Görelilik nedeniyle sentez kolaylığı, sözde Fulleren C60 Çok popüler olmaya devam ediyor ve daha üst düzeydeki uygulamaları için çok sayıda araştırma yapıldı.
Fulleren C60, bir tür küresel yapı oluşturan yaklaşık 60 köşede yaklaşık 60 karbondan oluşur. Bu, genellikle birbirine bitişik olan altıgen olan yaklaşık 12 halkadan oluşur. Bahsedilen halkalar çift bağlarla konjuge edilmektedir.
Altıgen halkalar için CC bağlantı uzunluğu tipik olarak yaklaşık 1,40 A° ve beşgen halkalar için yaklaşık 1,46 A°'dir ve ortalama bağlantı uzunluğu sınıfı 1,44 A°'ye eşittir.
Fulleren Çeşitleri
Fullerenlerin birçok yapısal varyasyonu vardır ve 1985'te mükemmel ilerleme kaydetmişlerdir. Bunlar, iyi çalışan Fulleren türlerinin bazı örnekleridir:
Nanotüpler veya Silindirik Fullerenler
Bunlar, son derece küçültülmüş boyutlarda içi boş bir şekle sahiptir. Karbondan yapıldığı tespit edilen nanotüpler genellikle geniştir ve uzunlukları birkaç nanometreden birçok mm'ye (milimetre) kadar farklılık gösterebilir. Bir kapalı ucu ve bir açık ucu vardır.
Elektronik endüstrisi ağırlıklı olarak karbon nanotüplerin kullanıldığı bir sektördür, diğer bir alan ise uzay asansörleri ve uzay aracı kasaları için gerekli olan yüksek dirençli karbon kabloları, kağıt pilleri üretebilmek için uzay teknolojisidir.
Demet Buckyball
Bu, doğada bulunan minimum fullerendir. Bunun en küçük üyesi onikiyüzlüdür ve en yaygın olanı, yaklaşık 60 altıgen ve 20 beşgenden oluşan bir futbol topuna benzeyen ikosahedron olan C12'tan oluşur. Küçük fulleren doğal oluşum açısından büyük önem taşır ve kurumda hatta kömürde bile bulunabilir.
Megatüpler
Adından da anlaşılacağı gibi, bu Mega, yani Büyük anlamına gelir, çapları nanotüplerden çok daha büyük olan tüplere sahiptirler. Megatüplerin duvarları farklı kalınlıklarda hazırlanmaktadır. Bahsedilen tüp türleri temel olarak farklı boyutlardaki çeşitli moleküllerin taşınmasında kullanılmaktadır.
polimerler
Bunlara kovalent kimyasal bağlarla bağlanan makromoleküller denir. Sözde polimerler esas olarak karbon zincirlerinden yapılır. Yüksek basınç altında ve yüksek sıcaklıklarda genellikle iki boyutlu polimerler ve ayrıca üç boyutlu polimerler oluştururlar.
Nano – Soğan
Bu, çoklu karbon katmanlarına dayanan küresel şekilli parçacıklara sahip katı bir buckyball şeklinden oluşur.
"Top ve Zincir" Dimers United
Bunlar, tek bir karbon zinciri tarafından bir arada tutulan iki bucky topu topudur.
Fulleren Yüzükler
Tanımlanmaya devam eden son Fulleren türü Fulleren Halkalarıdır, ancak bunlar hakkında fazla bilgi yoktur, sadece bir halka veya fulleren buckyball halkasından oluştuğuna dair bilgi yoktur.
Fulleren Kullanımları – Uygulamalar
Sözde "Nanoteknoloji"nin başlamasıyla birlikte tüm dünyaya çeşitli şeyler sunuldu. Sözde Fullerenler, nanoteknoloji alanında ana odak noktası olanlardır. NASA adlı büyük uzay organizasyonu, ünlü jeokimyacı Lynn Becker ile işbirliği içinde, doğal olarak oluşturulan fullerenleri keşfetmeyi başardı.
Malzeme bilimlerindeki benzersiz kimya nedeniyle, büyük araştırmacılar, medikal uygulamaları, optik fiberleri ve optik fiberleri içeren fullerenlerin çeşitli uygulamalarını keşfedebildiler. süper iletkenler.
antioksidanlar
Fullerenler mükemmel antioksidan üreticileridir, bu tür bir özellik, sahip oldukları bir dizi konjuge çift bağa ve ayrıca söz konusu moleküllerin bir tür çok yüksek elektronik afinitesine atfedilebilir, bunun nedeni moleküler yörüngenin enerjisidir. alçak ve boştur. Fullerenler, tüketilmeden çok önce zincir radikalleriyle reaksiyona girebilir.
Antiviral Ajanlar
Fullerenler, mükemmel antiviral ajanlar olarak güçleri nedeniyle her zaman dikkat çekmiştir. Halk arasında "HIV" olarak bilinen İnsan İmmün Yetmezlik Virüsünün replikasyonunu ortadan kaldırma yeteneğinden dolayı bu konuda belki de görünüşü çok daha heyecan vericidir ve bunun için bilinen Edinilmiş İmmün Yetmezlik Sendromu'nun varlığını geciktirmeye yardımcı olur. kısaltması "AIDS" ile.
Dendrofellerene 1 ve trans izomeri olan türevi 2'nin HIV virüsünün proteaz sınıfını inhibe eden ve dolayısıyla HIV 1'in kendisinin replikasyonunu engelleyenler olduğu gözlemlenmiştir.
İlaç Dağıtımı ve Gen Teslimatı
İlaçların verilmesi, bir tür farmasötik bileşiğin etki alanına taşınması haline gelirken, genlerin verilmesi, ilacın üretilebilmesi için hücre içine yabancı DNA'nın sokulmasından oluşur.
Bu nedenle, bu molekülleri en yüksek güvenlik ve verimlilikle teslim etmek büyük önem taşımaktadır. Fullerenler bir inorganik taşıyıcı sınıfıdır, bu molekül sınıfları genellikle daha yüksek seçicilik de dahil olmak üzere mükemmel uyumluluk gösterdikleri, biyolojik aktiviteyi muhafaza ettikleri ve genişletilebilecek kadar küçük oldukları için tercih edilir.
Fotodinamik Tedavide Işığa Duyarlılaştırıcılar
Kısaltması "PDT" ile bilinen fotodinamik terapi, ışığa duyarlı ve toksik olmayan bir tür bileşiğin, ışığa yerleştirildiğinde bu, daha sonra toksik hale gelmesi durumunda kullanılan terapi şeklinden oluşur. Malign veya değişmiş hücreleri tedavi etmek için kullanılır. Fullerenler genellikle bu bileşik sınıfları için kullanılır.
Güvenlik Gözlüklerinde
Fullerenler sınırlı optik özelliklere sahiptir. Bu, üzerine düşen ışığın geçirgenliğini azaltma yeteneklerini ifade eder. Bu nedenle söz konusu moleküller, gözlüklerde veya koruyucu ve sensör lenslerde kullanılan bir tür optik sınırlayıcı olarak kullanılabilir.
Fulleren Özellikleri
Fullenero'nun temel özelliklerinin neler olduğunu fiziksel düzeyde sunacağız.
Fiziksel Özellikleri fulleren C60
- yoğunluk: 1,65 gr cm-3'tür.
- Standart Oluşum Isısı: 9,08 kcal mol-1
- Kırılma indisi: 2,2 (600nm)
- Kaynama noktası: 800 K'da Harika
- Direnç: Yaklaşık 1014 ohm m-1
- Buhar yoğunluğu: N / A
- Kristal Şekli: N / A
- Altıgen Kübik Buhar Basıncı: Oda sıcaklığında 5 x 10-6 torr : 8 K'de 10 x 4-800 sağanak
- Organoleptik Özellikler: Balon isi görünümündedir: çok ince bölünmüş siyah toz
- Fulleritler: Kahverengi/siyah bir toz
- C60: düz siyah
- Koku: Tuvalet
Uzayda Fullerenler
Daha önce de söylediğimiz gibi, fullerenler genellikle bir grafit tabakasında "Sarmal" olarak oluşturulur ve eğriliğini elde etmek için bazı beşgen parçacıkları eklenir. Levha sadece bir tür silindir olarak sarılırsa, köşeleri pentagonlu kavisli yarım kürelerle örtmeleri gerekir. Bir karbon nanotüp ne elde edilecek.
Çalışması tavsiye edilen bir diğer makale ise, Blaise Pascal'ın Katkıları genellikle bu öğenin prosedürleri için yararlıdır. Bu tür malzemeler genellikle fulleren sınıfındaki malzemelerden - kısacası Yuvarlak Kafeslerden - çok farklıdır ve bu nedenle çok farklı özelliklere sahiptir.