フラーレン

フラーレン

今日は、物理学の世界で使用され、優れた用途を持つ分子構造についてお話します。 それについてです フラーレン。 そしてそれは今日知られている炭素の1985番目に安定した分子構造です。 それは球形、楕円形、チューブまたはリングの形をとることができます。 XNUMX年にほぼ偶然に発見されました。

この記事では、フラーレンのすべての特性、発見、および応用について説明します。

主要な機能

分子内の60個の炭素原子

フラーレンは科学者によって発見されました ハロルド・クロトー、ロバート・カール、リチャード・スモーリー 1985年に米国で発見されたのはほとんど偶然ですが、1996年にノーベル化学賞を受賞することができました。この特許は1990年に出願され、その後公開されました。 これらは新しい構造であり、非常に安定した炭素分子です。 実際、それらはダイヤモンドとグラファイトに次いでXNUMX番目に安定した既知の炭素の分子形態として知られています。

フラーレンは、炭素分子を使って行われた実験の結果として進化しました。 作成された特許は、物質を大量に生産する最初の方法が物質自体の発見に向けられたことに言及しています。 特許を取得しようとしたのは それから利益を得るためにフラーレンを大量に作り出す方法。

その年、さまざまな実験が行われました。 ヒューストンのライス大学では、サウサンプトン大学のハロルド・クロトーとライスのリチャード・スモーリーとロバート・カールが、星の表面近くで発生するすべての条件をシミュレートすることに基づいた実験を行いました。 この実験の目的は、宇宙でどのように大きな分子が形成されるかを知ることでした。 これを行うために、彼らはヘリウムガスの存在下で炭素表面に強力なレーザービームを発射しました。 最初は水素と窒素でテストされましたが、最後は窒素のみでテストされました。

ヘリウムの存在下で炭素の表面にレーザービームを混合すると、ガス状の炭素がどのようにヘリウムと結合してクラスターを形成するかを観察することができました。 クラスターのスペクトル分析を実行するには、ガスを絶対零度近くまで冷却する必要がありました。 彼らはC60であることが判明しました、それはそれを意味します 60つの分子にはXNUMX個の炭素原子があります。 当時、科学者たちはそのようなものを見たことがありませんでした。 そして、それはバックミンスター・フラーの測地線保管庫を彷彿とさせる球形の構造であるため、フラーレンと呼ばれています。

フラーレンの応用

分子を発見するための最初の研究

彼らはコンピューターでフラーレンを再現することができないので、紙、はさみ、テープに頼らざるを得ませんでした。 これは、この化合物がフラーレンとして洗礼を受ける方法です。 私たちは炭素原子が それらは互いに結合し、一緒に結合して長いポリマー鎖を形成することができます。 これらのポリマーは、プラスチック製のコップやボトルなどの製品で頻繁に使用されます。

フラーレンの最も奇妙な特性のXNUMXつは、それらのいくつかが非局在化された原子からの電子を持っていることです。 これらの電子の振る舞いは、それらが炭素の構造の一部であることに気づかなかったかのようであると言えます。 これは、このタイプの動作により、他の原子をより簡単に追加して超伝導体または絶縁体を構築できることを意味します。 特許を作成した後、フラーレンとそれが提供する可能性について多くの報告が書かれました。

これらの化合物はまだかなり新しいものですが、科学者はフラーレンの構造を交互に変えて細い中空繊維を形成するように見えるさまざまなアイデアを思いつきます。 鋼の200倍の引張強度を持っています。 フラーレンの用途のXNUMXつは、小さなピンセットを形成して、少量の薬物や放射能に対するシールドを運ぶのに役立つ分子または容器のグループを収集することであるようです。 それはまた、より小さなサイズの他のものが通過することを可能にするいくつかの分子を含むのに役立つケージに変換することができます。 他の種類の原子を追加すると、電気抵抗の測定など、特定の品質を得ることができます。

フラーレンの性質

フラーレン構造

これらは、火事や雷の結果として自然界に形成される可能性のある中空の構造物です。 それらを物理的に分析すると、黄色い粉末の形であることがわかります。 その科学的記号はC60であり、同じ分子内の炭素原子の数を指します。 それらは変形することができますが、それらが受ける圧力が減少し始めると元の形状に戻ります。

フラーレンの利点と特許の必要性は、それらが非常に耐性があることです。 そして、これらの粒子を破壊するためには、1000度を超える温度が必要です。 これらの温度は、日常的に簡単に達成することはできません。 閉じた対称的な形状にすることで、圧力に対する優れた耐性を提供します。 3000気圧の圧力に耐えることができます。

フラーレンの特性の中には、それらの潤滑特性があります。 潤滑能力は弱い分子間力によって与えられます。 その分子は凝縮して、より安定した弱い結合を持つ固体を形成することができます。 この固体はフラーレンの名前で知られています。 フラーレンを非常に低い温度にさらすと、球を失うことなく昇華できることがわかります。 その分子は非常に電気陰性であり、電子を提供する原子と結合を形成します。

フラーレンは、相関性の高いシステムXNUMXを生成し、科学界に大きな関心を寄せる新しい材料であると結論付けることができます。 特にこれ 超電導の観点から関心が集まっています。 これらの材料に関するすべての研究を絶えず継続することで、将来に役立つ材料を製造するための現在の技術を向上させることができます。

ご覧のとおり、科学では、エラーやさまざまな目的の追求の結果として、非常に興味深い資料が発見される可能性があります。 この情報で、フラーレンとその特性についてもっと学ぶことができることを願っています。


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