I dag skal vi tale om en molekylær struktur, der bruges i fysikens verden, og som har store anvendelser. Det handler om fullerener. Og det er den tredje mest stabile molekylære struktur af kulstof, der er kendt i dag. Det kan tage en sfærisk, elliptisk, rørformet eller ringform. Det blev næsten tilfældigt opdaget i 1985.
I denne artikel vil vi fortælle dig om alle egenskaber, opdagelse og anvendelser af fullerener.
Vigtigste funktioner
Fullerener blev opdaget af forskere Harold Kroto, Robert Curl og Richard Smalley i 1985 i USA. De er næsten tilfældige opdagelser, men gjorde det muligt for dem at modtage Nobelprisen i kemi i 1996. Patentet blev indgivet i 1990 og blev derefter offentliggjort. Dette er nye strukturer, meget stabile kulmolekyler. Faktisk er de kendt som den tredje mest stabile kendte molekylære form af kulstof efter diamant og grafit.
Fullerener udviklede sig som et resultat af et eksperiment, der blev udført med kulmolekyler. Patentet, der er oprettet, refererer til den første metode til at producere mængder af stoffet er gået til opdagelsen af stoffet selv. Hvad der blev forsøgt at patentere var vejen til at skabe i store mængder i fulleren for at drage fordel af det.
I det år blev der udført forskellige eksperimenter. På Rice University i Houston gennemførte Harold Kroto fra University of Southampton og Richard Smalley og Robert Curl of Rice et eksperiment, der var baseret på at forsøge at simulere alle de forhold, hvor de forekommer nær overfladen af en stjerne. Målet med dette eksperiment var at vide, hvordan store molekyler dannes i rummet. For at gøre dette fyrede de en intens laserstråle på en kulstofoverflade i nærværelse af heliumgas. Oprindeligt blev det testet med hydrogen og nitrogen, men til sidst kun med nitrogen.
Når laserstrålen var blandet på overfladen af kulstof i nærværelse af helium, var det muligt at observere, hvordan det luftformige kulstof kombinerede med heliumet til at danne klynger. Gassen måtte afkøles til næsten absolut nul for at udføre en spektral analyse af klyngerne. De viste sig at være C60, hvilket betyder det der er 60 kulstofatomer i et enkelt molekyle. På det tidspunkt havde forskere ikke set noget lignende. Og det er, at det er en sfærisk struktur, der minder om Buckminster Fullers geodesiske hvælving, deraf navnet fullerenes.
Anvendelser af fullerener
Da de ikke er i stand til at genskabe fulleren på en computer, måtte de ty til papir, saks og tape. Dette er, hvordan denne forbindelse er døbt som fullerener. Vi ved, at kulstofatomer de kombineres med hinanden og kan samles for at danne lange polymerkæder. Disse polymerer anvendes ofte i produkter såsom plastik kopper og flasker.
En af de mærkeligste egenskaber ved fullerener er, at nogle af dem har elektroner fra de atomer, der er lokaliseret. Det kan siges, at disse elektroners opførsel er som om de ikke indså, at de er en del af kulstofstrukturen. Dette betyder, at det med denne type opførsel er muligt at tilføje andre atomer lettere for at bygge superledere eller isolatorer. Efter oprettelsen af patentet blev der skrevet mange rapporter om fullerener og de muligheder, det gav.
Selvom disse forbindelser stadig er ret nye, kommer forskerne med forskellige ideer, der ser ud til at skifte struktur af fullerener til at danne fine hule fibre, der besidder 200 gange stålets trækstyrke. Det ser ud til, at en af anvendelserne af fulleren er at danne små pincetter til at samle grupper af molekyler eller beholdere, der tjener til at bære små mængder medikamenter eller skjolde mod radioaktivitet. Det kan også omdannes til bure, der tjener til at indeholde nogle molekyler, der tillader andre af mindre størrelse at passere igennem. Hvis andre typer atomer tilføjes, kan der opnås særlige kvaliteter, såsom måling af elektrisk modstand.
Egenskaber for fullerener
Disse er hule strukturer, der kan dannes i naturen som et resultat af brande eller lyn. Hvis vi analyserer dem fysisk, ser vi, at de er i form af gult pulver. Dens videnskabelige tegn er C60 og henviser til antallet af kulstofatomer i det samme molekyle. De er i stand til at deformere, men vender tilbage til deres oprindelige form, når det tryk, de udsættes for, begynder at falde.
Fordelen ved fullerener og behovet for patentering er, at de er meget resistente. Og det er, at temperaturer over 1000 grader er nødvendige for at ødelægge disse partikler. Disse temperaturer kan ikke let opnås dagligt. Ved at have en lukket og symmetrisk form giver den stor modstandsdygtighed over for tryk. Det er i stand til at modstå tryk på 3000 atmosfærer.
Blandt egenskaberne ved fullerener ser vi deres smøreegenskaber. Smøreevnen er givet af de svage intermolekylære kræfter. Dens molekyler kan kondensere til dannelse af et fast stof med mere stabile og svage bindinger. Dette faste stof er kendt under navnet fullerite. Hvis vi udsætter fulleren for meget lave temperaturer, ser vi, at de er i stand til sublimering uden at miste kuglerne. Dens molekyler er meget elektronegative og danner bindinger med atomer, der donerer elektroner.
Vi kan konkludere, at fullerener er nye materialer, der genererer stærkt korrelerede systemer to, og som forårsager stor interesse for det videnskabelige samfund. Især dette interessen er fokuseret ud fra superledningsevne. Fortsat konstant i al forskning på disse materialer kan forbedre de nuværende teknologier til fremstilling af nyttige materialer til fremtiden.
Som du kan se, i videnskaben kan meget interessante materialer blive opdaget som et resultat af fejl eller forfølgelsen af forskellige mål. Jeg håber, at du med disse oplysninger kan lære mere om fullerener og deres egenskaber.