Днес ще говорим за молекулярна структура, която се използва в света на физиката и има голямо приложение. Става въпрос за фулерени. И това е третата най-стабилна молекулярна структура на въглерода, позната днес. Може да приеме сферична, елипсовидна, тръбна или пръстеновидна форма. Открит е почти случайно през 1985г.
В тази статия ще ви разкажем за всички характеристики, открития и приложения на фулерените.
ключови характеристики
Фулерени са открити от учени Харолд Крото, Робърт Кърл и Ричард Смоли през 1985 г. в САЩ Те са почти случайно откритие, но са им позволили да получат Нобелова награда за химия през 1996 г. Патентът е подаден през 1990 г. и впоследствие публикуван. Това са нови структури много стабилни въглеродни молекули. Всъщност те са известни като третата най-стабилна известна молекулярна форма на въглерод след диаманта и графита.
Фулерените са се развили в резултат на експеримент, проведен с въглеродни молекули. Създаденият патент се отнася до първия метод за производство на количества от веществото, който е отишъл за откриване на самото вещество. Това, което се опита да патентова, беше начинът за създаване на големи количества във фулерен, за да се печели от него.
През тази година бяха проведени различни експерименти. В университета Райс в Хюстън Харолд Крото от университета в Саутхемптън и Ричард Смали и Робърт Кърл от Райс провеждат експеримент, който се основава на опит да се симулират всички условия, при които те се срещат близо до повърхността на звезда. Целта на този експеримент беше да се знае как се образуват големи молекули в космоса. За целта те изстреляха интензивен лазерен лъч върху въглеродна повърхност в присъствието на хелий газ. Първоначално беше тестван с водород и азот, но накрая само с азот.
След като лазерният лъч беше смесен върху въглеродната повърхност в присъствието на хелий, беше възможно да се наблюдава как газообразният въглерод се комбинира с хелия, за да образува клъстери. Газът трябваше да бъде охладен до почти абсолютна нула, за да се извърши спектрален анализ на клъстерите. Оказаха се C60, което означава, че в една молекула има 60 въглеродни атома. По това време учените не бяха виждали подобно нещо. И то е, че това е сферична структура, напомняща на геодезическия свод на Бъкминстър Фулър, откъдето идва и името фулерени.
Приложения на фулерени
Тъй като не могат да пресъздадат фулерен на компютър, трябваше да прибегнат до хартия, ножици и тиксо. Ето как се съединява това съединение като фулерени. Ние знаем, че въглеродните атоми те се комбинират помежду си и могат да се обединят, за да образуват дълги полимерни вериги. Тези полимери често се използват в продукти като пластмасови чаши и бутилки.
Едно от най-странните свойства на фулерените е, че някои от тях имат електрони от атомите, които са делокализирани. Може да се каже, че поведението на тези електрони е сякаш те не са осъзнавали, че са част от структурата на въглерода. Това означава, че при този тип поведение е възможно да се добавят други атоми по-лесно за изграждане на свръхпроводници или изолатор. След създаването на патента бяха написани много доклади за фулерените и възможностите, които той предлага.
Въпреки че тези съединения са все още сравнително нови, учените излизат с различни идеи, които изглежда редуват структурата на фулерените, за да образуват фини кухи влакна, които притежават 200 пъти якостта на опън на стоманата. Изглежда, че едно от приложенията на фулерена е да се образуват малки пинсети за събиране на групи молекули или контейнери, които служат за пренасяне на малки количества лекарства или щитове срещу радиоактивност. Той може също да се превърне в клетки, които служат за съдържане на някои молекули, които позволяват на други с по-малък размер да преминат. Ако се добавят други видове атоми, могат да се получат определени качества, като например измерване на електрическо съпротивление.
Свойства на фулерените
Това са кухи конструкции, които могат да се образуват в природата в резултат на пожари или мълния. Ако ги анализираме физически, виждаме, че те са под формата на жълт прах. Неговият научен знак е C60 и се отнася до броя на въглеродните атоми в същата молекула. Те са способни да се деформират, но се връщат в първоначалната си форма, когато налягането, на което са подложени, започне да намалява.
Предимството на фулерените и необходимостта от патентоване е, че те са много устойчиви. И то е, че за да се унищожат тези частици са необходими температури над 1000 градуса. Тези температури не са лесно постижими ежедневно. Като има затворена и симетрична форма, тя осигурява голяма устойчивост на натиск. Той е в състояние да издържа на налягане от 3000 атмосфери.
Сред свойствата на фулерените виждаме техните смазващи свойства. Капацитетът на смазване се дава от слабите междумолекулни сили. Неговите молекули могат да се кондензират, за да образуват твърдо вещество с по-стабилни и по-слаби връзки. Това твърдо вещество е известно с името фулерит. Ако изложим фулерена на много ниски температури, виждаме, че те са способни на сублимация, без да губят сферите. Неговите молекули са много електроотрицателни и образуват връзки с атоми, които отдават електрони.
Можем да заключим, че фулерените са нови материали, които генерират силно корелирани системи две и които предизвикват голям интерес в научната общност. Особено това интересът е центриран от гледна точка на свръхпроводимостта. Непрекъснатото продължаване на всички изследвания върху тези материали може да подобри съвременните технологии за производство на полезни материали за в бъдеще.
Както можете да видите, в науката могат да бъдат открити много интересни материали в резултат на грешки или преследване на различни цели. Надявам се, че с тази информация можете да научите повече за фулерените и техните характеристики.