Fullerenes

fullerenes

Heddiw, rydyn ni'n mynd i siarad am strwythur moleciwlaidd sy'n cael ei ddefnyddio ym myd ffiseg ac sydd â chymwysiadau gwych. Mae'n ymwneud â'r fullerenes. A dyma'r trydydd strwythur moleciwlaidd mwyaf sefydlog o garbon sy'n hysbys heddiw. Gall gymryd siâp sfferig, eliptig, tiwb neu gylch. Fe'i darganfuwyd bron yn ddamweiniol ym 1985.

Yn yr erthygl hon, rydyn ni'n mynd i ddweud wrthych chi am holl nodweddion, darganfyddiad a chymwysiadau fullerenau.

nodweddion allweddol

60 atom carbon mewn moleciwl

Darganfuwyd Fullerenes gan wyddonwyr Harold Kroto, Robert Curl a Richard Smalley ym 1985 yn yr UD Maent bron yn ddarganfyddiad damweiniol ond gwnaethant yn bosibl iddynt dderbyn y Wobr Nobel mewn Cemeg ym 1996. Cafodd y patent ei ffeilio ym 1990 a'i gyhoeddi wedi hynny. Mae'r rhain yn strwythurau newydd moleciwlau carbon sefydlog iawn. Mewn gwirionedd, fe'u gelwir yn drydydd ffurf foleciwlaidd hysbys mwyaf sefydlog o garbon ar ôl diemwnt a graffit.

Esblygodd fullerenes o ganlyniad i arbrawf a gynhaliwyd gyda moleciwlau carbon. Mae'r patent sydd wedi'i greu yn cyfeirio at y dull cyntaf i gynhyrchu meintiau o'r sylwedd wedi mynd i ddarganfod y sylwedd ei hun. Yr hyn a geisiwyd ei patentio oedd y ffordd i greu llawer iawn o fullerene er mwyn elwa ohono.

Yn y flwyddyn honno cynhaliwyd arbrofion amrywiol. Ym Mhrifysgol Rice yn Houston, cynhaliodd Harold Kroto o Brifysgol Southampton a Richard Smalley a Robert Curl o Rice arbrawf a oedd yn seiliedig ar geisio efelychu'r holl amodau y maent yn digwydd ger wyneb seren. Amcan yr arbrawf hwn oedd gwybod sut mae moleciwlau mawr yn cael eu ffurfio yn y gofod. I wneud hyn, fe wnaethant danio pelydr laser dwys ar wyneb carbon ym mhresenoldeb nwy heliwm. I ddechrau, cafodd ei brofi â hydrogen a nitrogen ond o'r diwedd dim ond gyda nitrogen.

Ar ôl i'r pelydr laser gael ei gymysgu ar yr wyneb carbon ym mhresenoldeb heliwm, roedd yn bosibl arsylwi sut roedd y carbon nwyol yn cyfuno â'r heliwm i ffurfio clystyrau. Bu’n rhaid oeri’r nwy i bron yn absoliwt er mwyn cynnal dadansoddiad sbectrol o’r clystyrau. Fe wnaethant droi allan i fod yn C60, sy'n golygu hynny mae 60 atom carbon mewn un moleciwl. Bryd hynny, nid oedd gwyddonwyr wedi gweld unrhyw beth tebyg iddo. Ac mae'n strwythur sfferig sy'n atgoffa rhywun o gladdgell geodesig Buckminster Fuller, a dyna'r enw fullerenes.

Cymhwyso fullerenes

astudiaeth gychwynnol i ddarganfod moleciwlau

Gan nad ydyn nhw'n gallu ail-greu fullerene ar gyfrifiadur, roedd yn rhaid iddyn nhw droi at bapur, siswrn a thâp. Dyma sut mae'r cyfansoddyn hwn yn cael ei fedyddio fel fullerenes. Rydym yn gwybod bod atomau carbon maent yn cyfuno â'i gilydd a gallant ymuno i ffurfio cadwyni polymer hir. Defnyddir y polymerau hyn yn aml mewn cynhyrchion fel cwpanau plastig a photeli.

Un o briodweddau rhyfeddaf fullerenau yw bod gan rai ohonynt electronau o'r atomau sy'n cael eu dad-leoleiddio. Gellir dweud bod ymddygiad yr electronau hyn fel pe na baent yn sylweddoli eu bod yn rhan o'r strwythur carbon. Mae hyn yn golygu, gyda'r math hwn o ymddygiad, ei bod yn bosibl ychwanegu atomau eraill yn haws i adeiladu uwch-ddargludyddion neu ynysyddion. Ar ôl creu'r patent, ysgrifennwyd llawer o adroddiadau am fullerenau a'r posibiliadau a gynigiodd.

Er bod y cyfansoddion hyn yn dal i fod yn weddol newydd, mae gwyddonwyr yn cynnig gwahanol syniadau sy'n ymddangos fel pe baent yn newid strwythur fullerenau i ffurfio ffibrau gwag mân sy'n meddu ar 200 gwaith cryfder tynnol dur. Mae'n ymddangos mai un o'r defnyddiau o fullerene yw ffurfio tweezers bach i gasglu grwpiau o foleciwlau neu gynwysyddion sy'n gwasanaethu i gario ychydig bach o gyffuriau neu darianau yn erbyn ymbelydredd. Gellir ei drawsnewid hefyd yn gewyll sy'n cynnwys rhai moleciwlau sy'n caniatáu i rai llai eraill fynd trwyddynt. Os ychwanegir mathau eraill o atomau, gellir cael rhinweddau penodol, megis mesur gwrthiant trydanol.

Priodweddau fullerenes

strwythurau fullerene

Mae'r rhain yn strwythurau gwag y gellir eu ffurfio o ran natur o ganlyniad i danau neu fellt. Os ydym yn eu dadansoddi'n gorfforol, gwelwn eu bod ar ffurf powdr melyn. Ei arwydd gwyddonol yw C60 ac mae'n cyfeirio at nifer yr atomau carbon yn yr un moleciwl. Gallant anffurfio ond dychwelir i'w siâp gwreiddiol pan fydd y pwysau y maent yn destun iddynt yn dechrau lleihau.

Mantais fullerenes a'r angen am batentu yw eu bod yn gwrthsefyll iawn. Er mwyn dinistrio'r gronynnau hyn, mae angen tymereddau sy'n fwy na 1000 gradd. Nid yw'n hawdd cyflawni'r tymereddau hyn yn ddyddiol. Trwy gael siâp caeedig a chymesur, mae'n gallu gwrthsefyll pwysau yn fawr. Mae'n gallu gwrthsefyll pwysau o 3000 o atmosfferau.

Ymhlith priodweddau fullerenau gwelwn eu priodweddau iro. Rhoddir y gallu iro gan y grymoedd rhyngfoleciwlaidd gwan. Gall ei foleciwlau gyddwyso i ffurfio solid gyda bondiau mwy sefydlog a gwannach. Mae'r solid hwn yn cael ei adnabod wrth yr enw fullerite. Os ydym yn dinoethi fullerene i dymheredd isel iawn gwelwn eu bod yn gallu aruchel heb golli'r sfferau. Mae ei foleciwlau yn electronegyddol iawn ac yn ffurfio bondiau ag atomau sy'n rhoi electronau.

Gallwn ddod i'r casgliad bod fullerenes yn ddeunyddiau newydd sy'n cynhyrchu systemau dau gydberthynol iawn ac sy'n achosi diddordeb mawr yn y gymuned wyddonol. Yn enwedig hyn mae diddordeb wedi'i ganoli o safbwynt gor-ddargludedd. Gall parhau'n gyson ym mhob ymchwil ar y deunyddiau hyn wella technolegau cyfredol ar gyfer cynhyrchu deunyddiau defnyddiol ar gyfer y dyfodol.

Fel y gallwch weld, mewn gwyddoniaeth gellir darganfod deunyddiau diddorol iawn o ganlyniad i wallau neu fynd ar drywydd gwahanol amcanion. Gobeithio, gyda'r wybodaeth hon, y gallwch chi ddysgu mwy am fullerenau a'u nodweddion.


Mae cynnwys yr erthygl yn cadw at ein hegwyddorion moeseg olygyddol. I riportio gwall cliciwch yma.

Bod y cyntaf i wneud sylwadau

Gadewch eich sylw

Ni fydd eich cyfeiriad e-bost yn cael ei gyhoeddi. Meysydd gofynnol yn cael eu marcio â *

*

*

  1. Yn gyfrifol am y data: Miguel Ángel Gatón
  2. Pwrpas y data: Rheoli SPAM, rheoli sylwadau.
  3. Cyfreithlondeb: Eich caniatâd
  4. Cyfathrebu'r data: Ni fydd y data'n cael ei gyfleu i drydydd partïon ac eithrio trwy rwymedigaeth gyfreithiol.
  5. Storio data: Cronfa ddata wedi'i chynnal gan Occentus Networks (EU)
  6. Hawliau: Ar unrhyw adeg gallwch gyfyngu, adfer a dileu eich gwybodaeth.