Fullerene là một nhóm các phân tử carbon thường tạo thành một loại ống carbon, chúng được sử dụng đặc biệt cho công nghệ nano. Trong bài viết sau, chúng ta sẽ biết mọi thứ về điều này và nhiều hơn nữa.
Fullerene là gì và công dụng của nó là gì?
Cái gọi là Fullerene, còn được gọi là "Buckminsterfullerene", bao gồm một loạt các phân tử carbon rỗng tạo thành một loại lồng kín được gọi là "buckyball" hoặc một loại hình trụ là các ống nano carbon.
Fulleren thường là một lớp phân tử cacbon với một kiểu cấu tạo cụ thể sử dụng các cách vật lý như dạng hình cầu hoặc dạng ống. Cho biết các phân tử theo cách tương tự có thể có hình dạng như lục giác và cũng có thể là ngũ giác. Tuy nhiên, fullerene là gì và nó dùng để làm gì? Fullerenes là một nhóm các phần tử hữu ích trong một số loại ứng dụng máy tính, đặc biệt là trong khoa học xây dựng được gọi là công nghệ nano.
Lịch sử Fullerene
Một Fullerene được tìm thấy vào năm 1985 bởi một nhóm người tên là Richard Smalley, James Heath, Robert Curl, Sean O'Brien và cuối cùng là Harold Kroto khi đang học tại Đại học Rice. Cho biết fullerene đầu tiên được phát hiện với tên gọi khoa học là buckminsterfullerene được gọi là "C60", và tên của nó đã bày tỏ lòng kính trọng đối với Buckminster Fuller. Robert Curl là người đã giành giải Nobel cho việc phát hiện ra fulleren vào năm 1996.
Tuy nhiên, việc phát hiện ra cái gọi là "Bucky-ball" đã được dẫn đầu bởi nghiên cứu về một loại vật liệu mới đã được xếp vào danh mục là fullerene, hoặc "buckminsterfullerene" là loại vật liệu dùng để chỉ fullerene nhỏ nhất. . Như chúng ta đã biết từ một số dạng thù hình của cacbon, giới hạn ở các nguyên tố khoáng như:
- Kim cương
- Than chì
- Ống nano
- Than
- Carbon vô định hình
Việc phát hiện ra cái gọi là "bucky-ball" là thứ mà các dạng thù hình cacbon kéo dài đáng kể và đã trở thành chủ đề của một loại nghiên cứu say mê trong lĩnh vực hệ thống vi cơ điện tử được biết đến với từ viết tắt "MEMS", bao gồm:
- Khoa học vật liệu
- Điện tử
- công nghệ nano
Các nghiên cứu khác nhau là những nghiên cứu đã tiết lộ rằng loại công trình của fullerene là loại công trình phần lớn dựa trên các hệ thống lý thuyết và thực nghiệm khác nhau.
Cấu trúc Fullerene
Fulleren có cấu trúc tương tự như graphit, được cấu tạo bởi một loại tấm các vòng hình lục giác được liên kết với nhau, tuy nhiên, chúng chứa các vòng hình ngũ giác hoặc trong nhiều trường hợp là hình tam giác khiến các tấm không phẳng.
Fulleren có nguyên tử cacbon lai hóa sp2 và sp3. Những phân tử này có ái lực với electron rất cao và là những phân tử có thể bị khử thuận nghịch để hấp thụ electron.
Mặc dù thực tế là phân tử nói trên được tạo ra bởi các vòng cacbon đã được liên hợp, các điện tử trong trường hợp này không được phân chia, mà chính những phân tử này là những phân tử thiếu tính chất siêu thơm. Các phân tử giống nhau chứa một lớp có độ bền kéo rất cao và là những phân tử phục hồi hình dạng ban đầu sau khi chịu áp suất khí quyển hơn 3.
Điều này là do các tính chất độc đáo của dạng thù hình của cacbon, vì vậy chúng có một loại ứng dụng. Vì tính tương đối dễ tổng hợp, cái gọi là Fullerene C60 Nó tiếp tục rất phổ biến và rất nhiều nghiên cứu đã được thực hiện cho các ứng dụng của nó ở cấp độ cao hơn.
Fullerene C60 được tạo thành từ khoảng 60 cacbon trong khoảng 60 đỉnh tạo thành một loại cấu trúc hình cầu. Nó được tạo thành từ khoảng 12 vòng có hình lục giác thường nằm liền kề nhau. Cho biết các vòng đang được liên hợp với các liên kết đôi.
Chiều dài đường giao nhau CC cho các vòng lục giác thường là khoảng 1,40 A ° và khoảng 1,46 A ° cho các vòng hình ngũ giác, với cấp độ dài mối nối trung bình bằng 1,44 A °
Các loại Fullerene
Fullerenes có nhiều loại biến thể cấu trúc, và chúng đã đạt được những tiến bộ vượt bậc vào năm 1985. Chúng tôi sẽ mô tả một số ví dụ về các loại Fullerene hoạt động tốt:
Ống nano hoặc Fullerenes hình trụ
Chúng có hình dạng rỗng, có kích thước cực nhỏ. Các ống nano được tìm thấy làm bằng carbon thường rộng và có thể phân biệt với chiều dài từ vài nanomet đến nhiều mm (milimét). Chúng có một đầu đóng và một đầu mở.
Ngành điện tử là ngành chủ yếu sử dụng các ống nano cacbon, một lĩnh vực khác là công nghệ vũ trụ để có thể sản xuất ra các loại cáp cacbon có điện trở cao cần thiết cho thang máy vũ trụ và vỏ tàu vũ trụ, pin giấy.
Buckyballs
Đây là fullerene tối thiểu được tìm thấy trong tự nhiên. Thành viên nhỏ nhất của khối này là khối mười hai mặt và khối phổ biến nhất bao gồm C60, khối icosahedron tương tự như một quả bóng đá, bao gồm khoảng 20 hình lục giác và 12 hình ngũ giác. Fullerene nhỏ có tầm quan trọng lớn về mặt tự nhiên, và nó có thể được tìm thấy trong bồ hóng hoặc thậm chí than đá.
The Megatubes
Như tên gọi của nó đã chỉ ra, đây là Mega, có nghĩa là Lớn, chúng có các ống có đường kính lớn hơn nhiều so với trường hợp của các ống nano. Các bức tường của các megatubes đang được chuẩn bị với các độ dày khác nhau. Các loại ống đã nói về cơ bản được sử dụng để vận chuyển nhiều loại phân tử có kích thước khác nhau.
polyme
Chúng được gọi là các đại phân tử được kết nối với nhau bằng các liên kết hóa học cộng hóa trị. Cái gọi là polyme về cơ bản được tạo ra bởi các chuỗi cacbon. Dưới áp suất cao và ở nhiệt độ cao, chúng thường tạo thành polyme hai chiều và cả ba chiều.
Nano - Hành tây
Nó bao gồm một hình dạng Buckyball rắn, với các hạt hình cầu dựa trên nhiều lớp carbon.
"Quả bóng và dây chuyền" Dimers United
Đây là hai quả cầu buckyball đang được giữ với nhau bằng một chuỗi cacbon duy nhất.
Nhẫn Fullerene
Loại Fullerene cuối cùng vẫn còn được mô tả là Vòng Fullerene, tuy nhiên, không có nhiều thông tin về chúng, chỉ biết rằng nó được hình thành bởi một vòng hoặc vòng của các quả cầu fullerene.
Công dụng của Fullerene - Ứng dụng
Với sự khởi đầu của cái gọi là "Công nghệ nano", nhiều thứ khác nhau đã được trình bày cho toàn thế giới. Cái gọi là Fullerenes là những cái được tập trung chính trong lĩnh vực công nghệ nano. Tổ chức vũ trụ vĩ đại có tên NASA, phối hợp với nhà địa hóa học nổi tiếng Lynn Becker, đã tìm cách khám phá ra các fulleren được tạo ra một cách tự nhiên.
Do tính chất hóa học độc đáo trong khoa học vật liệu, các nhà nghiên cứu vĩ đại đã có thể khám phá ra các ứng dụng khác nhau của fulleren, bao gồm các ứng dụng y tế, sợi quang học, và chất siêu dẫn.
Chất chống oxy hóa
Fullerenes là nhà sản xuất tuyệt vời của chất chống oxy hóa, loại đặc tính này là những gì có thể được quy cho một số liên kết đôi liên hợp mà chúng có và cũng cho một loại ái lực điện tử rất cao của các phân tử nói trên, điều này là do năng lượng của quỹ đạo phân tử mà thấp và không có người sử dụng. Fullerenes có thể phản ứng với các gốc chuỗi rất lâu trước khi chúng được tiêu thụ.
Tác nhân chống vi rút
Fullerenes luôn thu hút sự chú ý vì sức mạnh của chúng là chất kháng vi rút tuyệt vời. Về mặt này, có lẽ sự xuất hiện của nó thú vị hơn nhiều, có thể là do khả năng loại bỏ sự sao chép của Vi rút suy giảm miễn dịch ở người, thường được gọi là "HIV", và vì vậy, nó giúp trì hoãn sự hiện diện của Hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải. bởi từ viết tắt của nó "AIDS".
Người ta đã quan sát thấy rằng dendrofellerene 1 và dẫn xuất 2 của nó, là đồng phân trans, là những chất ức chế lớp protease của vi rút HIV và do đó, ngăn chặn sự nhân lên của chính HIV 1.
Phân phối thuốc và phân phối gen
Việc quản lý các loại thuốc trở thành quá trình vận chuyển một loại hợp chất dược phẩm đến vị trí tác dụng, trong khi việc quản lý các gen bao gồm việc đưa DNA ngoại lai vào bên trong tế bào để có thể tạo ra loại dược chất có tác dụng mong muốn.
Do đó, điều quan trọng là cung cấp các phân tử này với độ an toàn và hiệu quả cao nhất. Fullerenes là một lớp chất mang vô cơ, những lớp phân tử này thường được ưa chuộng vì chúng đã cho thấy khả năng tương thích tuyệt vời, bao gồm tính chọn lọc cao hơn, chúng giữ lại những gì là hoạt tính sinh học, và chúng càng nhỏ càng tốt để kéo dài.
Chất làm nhạy cảm quang trong liệu pháp quang động
Liệu pháp quang động được biết đến với tên viết tắt "PDT" bao gồm hình thức trị liệu sử dụng một loại hợp chất nhạy cảm với ánh sáng và không độc hại, khi đặt dưới ánh sáng, nó sẽ trở nên độc hại. Nó được sử dụng để điều trị các tế bào ác tính hoặc bị thay đổi. Fullerene thường được sử dụng cho các lớp hợp chất này.
Trong kính an toàn
Fulleren có tính chất quang học hạn chế. Điều này đề cập đến khả năng giảm độ truyền của ánh sáng chiếu vào nó. Do đó, các phân tử đã nói có thể được sử dụng như một loại giới hạn quang học được sử dụng trong kính bảo hộ hoặc ống kính bảo vệ và cảm biến.
Thuộc tính Fullerene
Chúng tôi sẽ trình bày những đặc tính chính của Fullenero trên bình diện vật lý.
Tính chất vật lý của Fullerene C60
- Tỉ trọng: Nó là 1,65 g cm-3
- Nhiệt tiêu chuẩn của sự hình thành: Nó là 9,08 kcal mol-1
- Chỉ số khúc xạ: Nó là 2,2 (600nm)
- Điểm sôi: Nó là tuyệt vời ở 800 K
- Điện trở suất: Khoảng 1014 ohms m-1
- Mật độ hơi: N/A
- Hình dạng tinh thể: N/A
- Áp suất hơi khối lục giác: 5 x 10-6 torr ở nhiệt độ phòng: 8 x 10-4 torr ở 800 K
- Thuộc tính cảm quan: Nó có hình dạng như bong bóng bồ hóng: bột màu đen được chia rất mịn
- Các Fullerites: Bột màu nâu / đen
- C60: chất rắn màu đen
- Mùi: Phòng vệ sinh
Fullerenes trong không gian
Như chúng ta đã nói, fulleren thường được hình thành "Cuộn" trong một tấm than chì và thêm một số hạt ngũ giác để đạt được độ cong của nó. Nếu tấm chỉ được cuộn lại như một loại hình trụ, thì chúng phải che các góc bằng các hình bán cầu cong với các hình ngũ giác. Điều gì sẽ thu được một ống nano cacbon.
Một bài báo khác được khuyến khích để nghiên cứu là Đóng góp của Blaise Pascal thường hữu ích cho các thủ tục của phần tử này. Những loại vật liệu này thường rất khác so với vật liệu của lớp fullerene - nói ngắn gọn là Lồng tròn và do đó có những đặc tính rất khác nhau.