فولرنس

فولرن

امروز قصد داریم در مورد یک ساختار مولکولی صحبت کنیم که در دنیای فیزیک استفاده می شود و کاربردهای بسیار خوبی دارد. این در مورد است فولرن. و این سومین ساختار مولکولی پایدار کربن است که امروزه شناخته شده است. می تواند به شکل کروی ، بیضوی ، لوله یا حلقه باشد. تقریباً به طور تصادفی در سال 1985 کشف شد.

در این مقاله قصد داریم در مورد تمام خصوصیات ، کشف و کاربردهای فولرن ها به شما بگوییم.

ویژگی های کلیدی

60 اتم کربن در یک مولکول

فولرن ها توسط دانشمندان کشف شدند هارولد کروتو ، رابرت کرل و ریچارد اسمالی در سال 1985 در ایالات متحده آمریکا این کشف تقریباً اتفاقی است اما دریافت جایزه نوبل شیمی در سال 1996 را برای آنها امکان پذیر کرده است. این حق ثبت اختراع در سال 1990 ثبت و متعاقباً منتشر شد. اینها ساختارهای جدیدی هستند که مولکولهای کربن بسیار پایداری دارند. در حقیقت ، آنها بعنوان سومین شکل مولکولی پایدار کربن پس از الماس و گرافیت شناخته می شوند.

فولرن ها در نتیجه آزمایشی که با مولکول های کربن انجام شد تکامل یافتند. حق ثبت اختراعی که ایجاد شده است به اولین روش تولید مقادیر ماده مربوط به کشف خود ماده اشاره دارد. آنچه برای ثبت اختراع تلاش شد این بود راهی برای خلق مقادیر زیاد فولرن به منظور بهره مندی از آن.

در آن سال آزمایشات مختلفی انجام شد. در دانشگاه رایس در هوستون ، هارولد کرووتو از دانشگاه ساوتهمپتون و ریچارد اسمالی و رابرت کرل از رایس آزمایشی را انجام دادند که مبتنی بر تلاش برای شبیه سازی تمام شرایطی بود که در نزدیکی سطح یک ستاره رخ می دهد. هدف از این آزمایش شناخت چگونگی تشکیل مولکولهای بزرگ در فضا بود. برای این کار آنها پرتوی شدید لیزر را در حضور گاز هلیوم به سطح کربن شلیک کردند. در ابتدا با هیدروژن و نیتروژن آزمایش شد اما در نهایت فقط با نیتروژن آزمایش شد.

هنگامی که پرتوی لیزر در حضور هلیوم بر روی سطح کربن مخلوط شد ، مشاهده نحوه ترکیب کربن گازی با هلیوم و تشکیل خوشه ها امکان پذیر بود. برای انجام تجزیه و تحلیل طیفی خوشه ها ، گاز باید نزدیک به صفر مطلق خنک می شد. آنها معلوم شد C60 هستند ، به این معنی که در یک مولکول 60 اتم کربن وجود دارد. در آن زمان ، دانشمندان چیزی شبیه به آن ندیده بودند. و این است که این یک ساختار کروی است که یادآور طاق ژئودزیک باکمینستر فولر است ، از این رو فولرینز نامیده می شود.

کاربردهای فولرن

مطالعه اولیه برای کشف مولکول ها

از آنجا که آنها قادر به بازسازی فولرین در رایانه نیستند ، مجبور شدند به کاغذ ، قیچی و نوار چسب بزنند. به این ترتیب این ترکیب به عنوان فولرن غسل تعمید می یابد. ما می دانیم که اتم های کربن آنها با یکدیگر ترکیب می شوند و می توانند به یکدیگر متصل شوند و زنجیره های پلیمری طولانی ایجاد کنند. این پلیمرها به طور مکرر در محصولاتی مانند لیوان و بطری های پلاستیکی مورد استفاده قرار می گیرند.

یکی از عجیب ترین خواص فولرن ها این است که برخی از آنها از اتم ها الکترون هایی دارند که از محل آنها خارج می شود. می توان گفت رفتار این الکترون ها به گونه ای است که گویی آنها متوجه نشده اند که بخشی از ساختار کربن هستند. این بدان معناست که با این نوع رفتار می توان به راحتی اتمهای دیگر را نیز برای ساخت ابررساناها یا مقره ها اضافه کرد. پس از ایجاد حق ثبت اختراع ، گزارش های زیادی در مورد فولرنس و امکاناتی که ارائه می دهد نوشته شده است.

اگرچه این ترکیبات هنوز کاملاً جدید هستند ، دانشمندان با ایده های مختلفی روبرو می شوند که به نظر می رسد ساختار فولرن ها را متناوب ساخته و الیاف توخالی ریز ایجاد می کنند که دارای مقاومت کششی 200 برابر فولاد. به نظر می رسد که یکی از کاربردهای فولرن ، تشکیل موچین های ریزی برای جمع آوری گروه هایی از مولکول ها یا ظروف است که برای حمل مقادیر کمی دارو یا محافظ در برابر پرتوزایی فعالیت می کنند. همچنین می تواند به قفس هایی تبدیل شود که حاوی برخی از مولکول ها هستند که به دیگر کوچکترها اجازه عبور می دهند. در صورت افزودن انواع دیگر اتم ، می توان کیفیت های خاصی مانند اندازه گیری مقاومت الکتریکی را بدست آورد.

خواص فولرن ها

ساختارهای فولرین

اینها ساختارهای توخالی هستند که می توانند در اثر آتش سوزی یا صاعقه در طبیعت ایجاد شوند. اگر آنها را از نظر جسمی تجزیه و تحلیل کنیم ، می بینیم که به صورت پودر زرد هستند. علامت علمی آن C60 است و به تعداد اتم های کربن در یک مولکول اشاره دارد. آنها قادر به تغییر شکل هستند اما هنگامی که فشار تحت فشار قرار می گیرند به شکل اصلی خود باز می گردند.

مزیت فولرن ها و نیاز به حق ثبت اختراع این است که بسیار مقاوم هستند. و این است که برای از بین بردن این ذرات ، دمای بیش از 1000 درجه مورد نیاز است. این دما به صورت روزانه به راحتی قابل دستیابی نیست. با داشتن یک شکل بسته و متقارن ، مقاومت زیادی در برابر فشار ایجاد می کند. این توانایی تحمل فشارهای 3000 اتمسفر را دارد.

از جمله خواص فولرن ها ، خواص روانکاری آنها را می بینیم. ظرفیت روانکاری توسط نیروهای ضعیف بین مولکولی داده می شود. مولکولهای آن می توانند متراکم شده و به صورت یک جامد با پیوندهای پایدار و ضعیف تر ، تشکیل شوند. این ماده جامد با نام فولریت شناخته می شود. اگر فولرین را در معرض دمای بسیار پایین قرار دهیم می بینیم که آنها قادر به تصعید بدون از دست دادن کره ها هستند. مولکولهای آن بسیار الکترون منفی بوده و پیوندهایی را با اتمهایی که الکترون می دهند تشکیل می دهد.

ما می توانیم نتیجه بگیریم که فولرن ها مواد جدیدی هستند که سیستم های بسیار همبسته ای را ایجاد می کنند و باعث علاقه زیاد جامعه علمی می شوند. مخصوصاً این علاقه از نقطه نظر ابررسانایی متمرکز است. ادامه مداوم در تمام تحقیقات در مورد این مواد می تواند فناوری های فعلی را برای تولید مواد مفید برای آینده بهبود بخشد.

همانطور که می بینید ، در علم ، مواد بسیار جالبی را می توان در نتیجه اشتباهات یا پیگیری اهداف مختلف کشف کرد. امیدوارم با این اطلاعات بتوانید در مورد فولرن ها و خصوصیات آنها بیشتر بدانید.


محتوای مقاله به اصول ما پیوست اخلاق تحریریه. برای گزارش یک خطا کلیک کنید اینجا.

اولین کسی باشید که نظر

نظر خود را بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخشهای موردنیاز علامتگذاری شدهاند با *

*

*

  1. مسئول داده ها: میگل آنخل گاتون
  2. هدف از داده ها: کنترل هرزنامه ، مدیریت نظرات.
  3. مشروعیت: رضایت شما
  4. ارتباط داده ها: داده ها به اشخاص ثالث منتقل نمی شوند مگر با تعهد قانونی.
  5. ذخیره سازی داده ها: پایگاه داده به میزبانی شبکه های Occentus (EU)
  6. حقوق: در هر زمان می توانید اطلاعات خود را محدود ، بازیابی و حذف کنید.