Danas ćemo razgovarati o molekularnoj strukturi koja se koristi u svijetu fizike i koja ima velike primjene. Riječ je o fulereni. I to je treća danas najstabilnija molekularna struktura ugljenika. Može imati sferni, eliptični oblik cijevi ili prstena. Otkriven je gotovo slučajno 1985. godine.
U ovom članku ćemo vam reći o svim karakteristikama, otkriću i primjeni fulerena.
Glavne karakteristike
Fulerene su otkrili naučnici Harold Kroto, Robert Curl i Richard Smalley 1985. u SAD-u Gotovo su slučajno otkriće, ali im je omogućilo da 1996. dobiju Nobelovu nagradu za hemiju. Patent je podnet 1990. i naknadno objavljen. To su nove strukture, vrlo stabilni molekuli ugljenika. U stvari, poznati su kao treći najstabilniji poznati molekularni oblik ugljenika nakon dijamanta i grafita.
Fulereni su se razvili kao rezultat eksperimenta provedenog s molekulama ugljenika. Stvoreni patent odnosi se na prvu metodu za proizvodnju količina supstance koja je otišla do otkrića same supstance. Ono što se pokušalo patentirati je način stvaranja u velikim količinama fulerena kako bi se od toga profitiralo.
Te godine su izvedeni razni eksperimenti. Na Univerzitetu Rice u Houstonu, Harold Kroto sa Univerziteta u Southamptonu i Richard Smalley i Robert Curl od Rice, izveli su eksperiment koji se zasnivao na pokušaju simuliranja svih uslova u kojima se javljaju u blizini površine zvijezde. Cilj ovog eksperimenta bio je znati kako nastaju veliki molekuli u svemiru. Da bi to učinili, ispalili su intenzivan laserski zrak na površinu ugljenika u prisustvu plina helijuma. U početku je testiran sa vodonikom i azotom, ali na kraju samo sa azotom.
Jednom kada je laserski zrak pomešan na površini ugljenika u prisustvu helija, bilo je moguće posmatrati kako gasoviti ugljenik u kombinaciji sa helijem stvara klastere. Plin je trebalo ohladiti na skoro apsolutnu nulu kako bi se izvršila spektralna analiza klastera. Ispalo je da su C60, što i znači u jednom molekulu postoji 60 atoma ugljenika. U to vrijeme naučnici nisu vidjeli ništa slično. A to je da je to sferna struktura koja podsjeća na geodetski svod Buckminstera Fullera, pa otuda i naziv fulereni.
Primena fulerena
Budući da nisu u stanju ponovno stvoriti fuleren na računalu, morali su pribjeći papiru, škarama i traci. Tako se ovaj spoj krštava kao fulereni. Znamo da su atomi ugljenika oni se međusobno kombiniraju i mogu se spojiti u duge polimerne lance. Ovi polimeri se često koriste u proizvodima poput plastičnih čaša i boca.
Jedno od najčudnijih svojstava fulerena je da neki od njih imaju elektrone iz atoma koji su delokalizirani. Može se reći da je ponašanje ovih elektrona kao da nisu shvatili da su dio strukture ugljenika. To znači da je kod ove vrste ponašanja moguće lakše dodati druge atome za izgradnju superprovodnika ili izolatora. Nakon stvaranja patenta, napisani su mnogi izvještaji o fulerenima i mogućnostima koje on nudi.
Iako su ovi spojevi još uvijek prilično novi, znanstvenici iznose različite ideje koje, čini se, izmjenjuju strukturu fulerena da bi stvorile fina šuplja vlakna koja posjeduju 200 puta veću vlačnu čvrstoću čelika. Čini se da je jedna od primjena fulerena u stvaranju male pincete za sakupljanje skupina molekula ili spremnika koji služe za nošenje malenih količina lijekova ili štitova od radioaktivnosti. Također se može pretvoriti u kaveze koji služe da sadrže neke molekule koji omogućavaju prolazak drugih manjih veličina. Ako se dodaju druge vrste atoma, mogu se dobiti određene osobine, poput mjerenja električnog otpora.
Osobine fulerena
To su šuplje građevine koje se mogu stvoriti u prirodi kao rezultat požara ili groma. Ako ih fizički analiziramo, vidimo da su u obliku žutog praha. Njegov naučni znak je C60 i odnosi se na broj atoma ugljenika u istom molekulu. Sposobni su deformirati se, ali se vraćaju u svoj prvobitni oblik kad pritisak kojem su podvrgnuti počinje smanjivati.
Prednost fulerena i potreba za patentiranjem je što su vrlo otporni. A to je da su za uništavanje ovih čestica potrebne temperature veće od 1000 stepeni. Te temperature nisu lako dostižne svakodnevno. Imajući zatvoreni i simetrični oblik, pruža veliku otpornost na pritisak. Sposoban je da podnese pritisak od 3000 atmosfera.
Među svojstvima fulerena vidimo njihova maziva. Kapacitet podmazivanja daju slabe intermolekularne sile. Njegovi molekuli mogu se kondenzovati da bi stvorili čvrstu supstancu sa stabilnijim i slabijim vezama. Ova čvrsta supstanca poznata je pod nazivom fullerit. Ako fuleren izložimo vrlo niskim temperaturama, vidimo da su sposobni za sublimaciju bez gubitka sfera. Njegovi molekuli su vrlo elektronegativni i tvore veze sa atomima koji doniraju elektrone.
Možemo zaključiti da su fulereni novi materijali koji generiraju visoko korelirani sistem dva i koji izazivaju veliko zanimanje u znanstvenoj zajednici. Pogotovo ovo interes je fokusiran sa stanovišta superprovodljivosti. Neprekidno kontinuirano istraživanje svih ovih materijala može poboljšati trenutne tehnologije za proizvodnju korisnih materijala za budućnost.
Kao što vidite, u nauci se vrlo zanimljivi materijali mogu otkriti kao rezultat grešaka ili traženja različitih ciljeva. Nadam se da ćete s ovim informacijama saznati više o fulerenima i njihovim karakteristikama.