Fullerenes

fullerének

Ma egy olyan molekulaszerkezetről fogunk beszélni, amelyet a fizika világában használnak, és amelynek nagyszerű alkalmazásai vannak. Arról van szó fullerének. És ez a szén által ma ismert harmadik legstabilabb molekulaszerkezet. Gömb alakú, elliptikus, cső vagy gyűrű alakú lehet. Szinte véletlenül fedezték fel 1985-ben.

Ebben a cikkben a fullerének összes jellemzőjéről, felfedezéséről és alkalmazásáról fogunk beszélni.

Főbb jellemzők

60 szénatom egy molekulában

Fulleréneket fedeztek fel a tudósok Harold Kroto, Robert Curl és Richard Smalley 1985-ben az Egyesült Államokban. Szinte véletlenszerű felfedezések, de lehetővé tették számukra, hogy 1996-ban megkapják a kémiai Nobel-díjat. A szabadalmat 1990-ben nyújtották be, majd később közzétették. Ezek új szerkezetek, nagyon stabil szénmolekulák. Valójában a szén a gyémánt és a grafit után a harmadik legstabilabb molekuláris formaként ismert.

A fullerének egy szénmolekulákkal végzett kísérlet eredményeként fejlődtek ki. A létrehozott szabadalom az anyagmennyiségek előállításának első módszerére utal, amely maga az anyag felfedezése volt. Amit megpróbáltak szabadalmaztatni, az volt a nagy mennyiségű fullerén-készítés módja annak érdekében, hogy profitálhasson belőle.

Abban az évben különféle kísérleteket hajtottak végre. A houstoni Rice Egyetemen Harold Kroto, a Southamptoni Egyetem, valamint Richard Smalley és Robert Curl, a Rice kísérletet hajtott végre, amelynek alapja az volt, hogy megpróbálja szimulálni az összes olyan körülményt, amelyben egy csillag felszíne közelében fordulnak elő. A kísérlet célja annak megismerése volt, hogy miként alakulnak ki nagy molekulák az űrben. Ehhez intenzív lézersugarat lőttek egy szénfelületre héliumgáz jelenlétében. Kezdetben hidrogénnel és nitrogénnel tesztelték, de végül csak nitrogénnel.

Miután a lézersugarat hélium jelenlétében összekeverték a szén felszínével, megfigyelhető volt, hogy a gáznemű szén a héliummal kombinálva milyen klasztereket képez. A klaszterek spektrális elemzésének elvégzéséhez a gázt abszolút nullára kellett lehűteni. Kiderült, hogy C60, ami azt jelenti egyetlen molekulában 60 szénatom van. Abban az időben a tudósok nem láttak hasonlót. És ez egy olyan gömb alakú szerkezet, amely Buckminster Fuller geodéziai boltozatára emlékeztet, innen származik a fullerenes név.

A fullerének alkalmazásai

kezdeti tanulmány molekulák felfedezésére

Mivel a fullerént nem tudják újrateremteni a számítógépen, papírhoz, ollóhoz és szalaghoz kellett folyamodniuk. Így keresztelik meg ezt a vegyületet fulleréneként. Tudjuk, hogy a szénatomok egyesülnek egymással, és összekapcsolódva hosszú polimer láncokat képeznek. Ezeket a polimereket gyakran használják olyan termékekben, mint a műanyag poharak és palackok.

A fullerének egyik legfurcsább tulajdonsága, hogy némelyikben vannak elektronok a lokalizálatlan atomokból. Elmondható, hogy ezen elektronok viselkedése olyan, mintha nem vették volna észre, hogy a szén szerkezetének részei. Ez azt jelenti, hogy ilyen típusú viselkedéssel más atomok könnyebben hozzáadhatók a szupravezetők vagy szigetelők felépítéséhez. A szabadalom megalkotása után számos beszámolót írtak a fullerénekről és az általa kínált lehetőségekről.

Bár ezek a vegyületek még mindig meglehetősen újak, a tudósok különböző ötletekkel állnak elő, amelyek úgy tűnik, hogy a fullerének szerkezetét felváltva finom üreges szálakat képeznek, amelyek az acél szakítószilárdságának 200-szorosa. Úgy tűnik, hogy a fullerén egyik felhasználása az, hogy apró csipeszeket képez olyan molekulacsoportok vagy tartályok összegyűjtésére, amelyek apró mennyiségű gyógyszer vagy pajzs szállítására szolgálnak a radioaktivitás ellen. Ketrecekké is átalakítható, amelyek bizonyos molekulákat tartalmaznak, amelyek lehetővé teszik mások kisebb méretű áthaladását. Más típusú atomok hozzáadásával különleges tulajdonságok érhetők el, például az elektromos ellenállás mérése.

A fullerének tulajdonságai

fullerén szerkezetek

Ezek olyan üreges szerkezetek, amelyek a természetben tűz vagy villámlás következtében kialakulhatnak. Ha fizikailag elemezzük őket, akkor azt látjuk, hogy sárga por alakjában vannak. Tudományos jele C60, és ugyanazon molekulában található szénatomok számára utal. Képesek deformálódni, de visszaállnak eredeti formájukba, amikor a nekik kitett nyomás csökkenni kezd.

A fullerének előnye és a szabadalmazás igénye, hogy nagyon ellenállóak. És az, hogy ezen részecskék elpusztításához 1000 foknál magasabb hőmérsékletre van szükség. Ezeket a hőmérsékleteket napi szinten nem lehet könnyen elérni. Zárt és szimmetrikus alakjával nagy nyomásállóságot biztosít. 3000 atmoszférás nyomásnak képes ellenállni.

A fullerének tulajdonságai között láthatjuk kenő tulajdonságukat. A kenési képességet a gyenge intermolekuláris erők adják. Molekulái kondenzálódva szilárdabbá válhatnak, stabilabb és gyengébb kötésekkel. Ezt a szilárd anyagot fullerite néven ismerjük. Ha a fullerént nagyon alacsony hőmérsékletnek tesszük ki, akkor azt látjuk, hogy képesek szublimálni anélkül, hogy elveszítenék a gömböket. Molekulái nagyon elektronegatívak és kötéseket képeznek az elektronokat adó atomokkal.

Megállapíthatjuk, hogy a fullerének olyan új anyagok, amelyek erősen korrelálnak a második rendszerrel, és amelyek nagy érdeklődést váltanak ki a tudományos közösség iránt. Különösen ezt az érdeklődés a szupravezetés szempontjából összpontosul. Az ezen anyagokkal kapcsolatos kutatások folyamatos folytatása javíthatja a jövőbeni hasznos anyagok előállításának jelenlegi technológiáját.

Mint látható, a tudományban nagyon érdekes anyagok fedezhetők fel hibák vagy különböző célok elérése eredményeként. Remélem, hogy ezekkel az információkkal többet megtudhat a fullerénekről és azok jellemzőiről.


A cikk tartalma betartja a szerkesztői etika. A hiba bejelentéséhez kattintson a gombra itt.

Legyen Ön az első hozzászóló

Hagyja megjegyzését

E-mail címed nem kerül nyilvánosságra. Kötelező mezők vannak jelölve *

*

*

  1. Az adatokért felelős: Miguel Ángel Gatón
  2. Az adatok célja: A SPAM ellenőrzése, a megjegyzések kezelése.
  3. Legitimáció: Az Ön beleegyezése
  4. Az adatok közlése: Az adatokat csak jogi kötelezettség alapján továbbítjuk harmadik felekkel.
  5. Adattárolás: Az Occentus Networks (EU) által üzemeltetett adatbázis
  6. Jogok: Bármikor korlátozhatja, helyreállíthatja és törölheti adatait.