Fullereni

fullereni

Oggi parleremo di una struttura molecolare che viene utilizzata nel mondo della fisica e che ha grandi applicazioni. Si tratta di fullereni. Ed è la terza struttura molecolare più stabile del carbonio conosciuta oggi. Può assumere una forma sferica, ellittica, a tubo o ad anello. È stato scoperto quasi per caso nel 1985.

In questo articolo vi parleremo di tutte le caratteristiche, le scoperte e le applicazioni dei fullereni.

caratteristiche principali

60 atomi di carbonio in una molecola

I fullereni sono stati scoperti dagli scienziati Harold Kroto, Robert Curl e Richard Smalley nel 1985 negli USA Sono scoperti quasi casualmente ma hanno permesso loro di ricevere il Premio Nobel per la Chimica nel 1996. Il brevetto è stato depositato nel 1990 e successivamente pubblicato. Queste sono nuove strutture, molecole di carbonio molto stabili. In effetti, sono conosciuti come la terza forma molecolare di carbonio più stabile conosciuta dopo il diamante e la grafite.

I fullereni si sono evoluti come risultato di un esperimento condotto con molecole di carbonio. Il brevetto che è stato creato si riferisce al primo metodo per produrre quantità della sostanza è andato alla scoperta della sostanza stessa. Ciò che è stato tentato di brevettare era il modo di creare grandi quantità in fullerene per trarne profitto.

In quell'anno furono effettuati vari esperimenti. Alla Rice University di Houston, Harold Kroto dell'Università di Southampton e Richard Smalley e Robert Curl di Rice, hanno condotto un esperimento basato sul tentativo di simulare tutte le condizioni in cui si verificano vicino alla superficie di una stella. L'obiettivo di questo esperimento era sapere come si formano grandi molecole nello spazio. Per fare ciò, hanno sparato un intenso raggio laser su una superficie di carbonio in presenza di gas elio. Inizialmente è stato testato con idrogeno e azoto ma alla fine solo con azoto.

Una volta miscelato il raggio laser sulla superficie del carbonio in presenza di elio, è stato possibile osservare come il carbonio gassoso si combinava con l'elio per formare ammassi. Il gas doveva essere raffreddato vicino allo zero assoluto per eseguire un'analisi spettrale dei cluster. Si sono rivelati C60, il che significa che ci sono 60 atomi di carbonio in una singola molecola. A quel tempo, gli scienziati non avevano visto niente di simile. Ed è che si tratta di una struttura sferica che ricorda la volta geodetica di Buckminster Fuller, da cui il nome fullereni.

Applicazioni dei fullereni

studio iniziale per scoprire le molecole

Poiché non sono in grado di ricreare il fullerene su un computer, hanno dovuto ricorrere a carta, forbici e nastro adesivo. È così che questo composto viene battezzato come fullereni. Sappiamo che gli atomi di carbonio si combinano tra loro e possono unirsi per formare lunghe catene polimeriche. Questi polimeri sono spesso utilizzati in prodotti come bicchieri e bottiglie di plastica.

Una delle proprietà più strane dei fullereni è che alcuni di loro hanno elettroni dagli atomi che sono delocalizzati. Si può dire che il comportamento di questi elettroni è come se non si rendessero conto di essere parte della struttura del carbonio. Ciò significa che con questo tipo di comportamento è possibile aggiungere più facilmente altri atomi per costruire superconduttori o isolanti. Dopo aver creato il brevetto, sono stati scritti molti rapporti sui fullereni e sulle possibilità che offrivano.

Sebbene questi composti siano ancora abbastanza nuovi, gli scienziati hanno idee diverse che sembrano alternare la struttura dei fullereni per formare sottili fibre cave che possiede 200 volte la resistenza alla trazione dell'acciaio. Sembra che uno degli usi del fullerene sia quello di formare minuscole pinzette per raccogliere gruppi di molecole o contenitori che servono a trasportare piccole quantità di farmaci o scudi contro la radioattività. Può anche essere convertito in gabbie che servono a contenere alcune molecole che consentono il passaggio di altre di dimensioni inferiori. Se si aggiungono altri tipi di atomi, si possono ottenere qualità particolari, come la misura della resistenza elettrica.

Proprietà dei fullereni

strutture fullerene

Si tratta di strutture cave che possono formarsi in natura a seguito di incendi o fulmini. Se li analizziamo fisicamente, vediamo che sono sotto forma di polvere gialla. Il suo segno scientifico è C60 e si riferisce al numero di atomi di carbonio nella stessa molecola. Sono in grado di deformarsi ma tornano alla loro forma originale quando la pressione a cui sono sottoposti inizia a diminuire.

Il vantaggio dei fullereni e la necessità di brevettarli è che sono molto resistenti. Ed è che per distruggere queste particelle, sono necessarie temperature superiori a 1000 gradi. Queste temperature non sono facilmente raggiungibili su base giornaliera. Avendo una forma chiusa e simmetrica, fornisce una grande resistenza alla pressione. È in grado di resistere a pressioni di 3000 atmosfere.

Tra le proprietà dei fullereni vediamo le loro proprietà lubrificanti. La capacità lubrificante è data dalle deboli forze intermolecolari. Le sue molecole possono condensarsi per formare un solido con legami più stabili e deboli. Questo solido è noto con il nome di fullerite. Se esponiamo il fullerene a temperature molto basse, vediamo che sono capaci di sublimarsi senza perdere le sfere. Le sue molecole sono molto elettronegative e formano legami con atomi che donano elettroni.

Possiamo concludere che i fullereni sono nuovi materiali che generano sistemi due altamente correlati e che suscitano grande interesse nella comunità scientifica. Soprattutto questo l'interesse è focalizzato dal punto di vista della superconduttività. Continuare costantemente in tutte le ricerche su questi materiali può migliorare le tecnologie attuali per la produzione di materiali utili per il futuro.

Come puoi vedere, nella scienza, materiali molto interessanti possono essere scoperti a causa di errori o per il perseguimento di obiettivi diversi. Spero che con queste informazioni possiate saperne di più sui fullereni e sulle loro caratteristiche.


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