Vandaag gaan we het hebben over een moleculaire structuur die wordt gebruikt in de wereld van de fysica en die geweldige toepassingen heeft. Het gaat over de fullerenen En het is de derde meest stabiele moleculaire structuur van koolstof die we tegenwoordig kennen. Het kan een bolvormige, elliptische, buis- of ringvorm aannemen. Het werd in 1985 bijna per ongeluk ontdekt.
In dit artikel gaan we je vertellen over alle kenmerken, ontdekkingen en toepassingen van fullerenen.
hoofdkenmerken
Fullerenen werden ontdekt door wetenschappers Harold Kroto, Robert Curl en Richard Smalley in 1985 in de VS Ze zijn bijna per ongeluk ontdekt, maar hebben het voor hen mogelijk gemaakt om in 1996 de Nobelprijs voor de Scheikunde te ontvangen. Het patent werd in 1990 aangevraagd en vervolgens gepubliceerd. Dit zijn nieuwe structuren van zeer stabiele koolstofmoleculen. In feite staan ze bekend als de derde meest stabiele bekende moleculaire vorm van koolstof, na diamant en grafiet.
Fullerenen evolueerden als resultaat van een experiment dat werd uitgevoerd met koolstofmoleculen. Het patent dat is gemaakt, verwijst naar de eerste methode om hoeveelheden van de stof te produceren die de stof zelf is ontdekt. Wat werd geprobeerd te patenteren was de manier om in grote hoeveelheden in fullereen te creëren om er van te profiteren.
In dat jaar zijn verschillende experimenten uitgevoerd. Aan de Rice University in Houston voerden Harold Kroto van de University of Southampton en Richard Smalley en Robert Curl van Rice een experiment uit dat was gebaseerd op het simuleren van alle omstandigheden waarin ze voorkomen nabij het oppervlak van een ster. Het doel van dit experiment was om te weten hoe grote moleculen in de ruimte worden gevormd. Om dit te doen, schoten ze een intense laserstraal af op een koolstofoppervlak in de aanwezigheid van heliumgas. Aanvankelijk werd getest met waterstof en stikstof, maar uiteindelijk alleen met stikstof.
Toen de laserstraal eenmaal op het koolstofoppervlak was gemengd in aanwezigheid van helium, was het mogelijk om te zien hoe de gasvormige koolstof zich combineerde met het helium om clusters te vormen. Het gas moest worden afgekoeld tot bijna het absolute nulpunt om een spectrale analyse van de clusters uit te voeren. Het bleken C60 te zijn, wat dat betekent er zijn 60 koolstofatomen in een enkel molecuul. Op dat moment hadden wetenschappers zoiets nog niet gezien. En het is dat het een bolvormige structuur is die doet denken aan de geodetische kluis van Buckminster Fuller, vandaar de naam fullerenen.
Toepassingen van fullerenen
Omdat ze geen fullereen op een computer konden maken, moesten ze hun toevlucht nemen tot papier, schaar en plakband. Dit is hoe deze verbinding wordt gedoopt als fullerenen. We weten dat koolstofatomen ze combineren met elkaar en kunnen samenkomen om lange polymeerketens te vormen. Deze polymeren worden veel gebruikt in producten zoals plastic bekers en flessen.
Een van de vreemdste eigenschappen van fullerenen is dat sommige van hen elektronen van de atomen hebben die gedelokaliseerd zijn. Men kan zeggen dat het gedrag van deze elektronen is alsof ze niet beseffen dat ze deel uitmaken van de koolstofstructuur. Dit betekent dat het met dit soort gedrag mogelijk is om gemakkelijker andere atomen toe te voegen om supergeleiders of isolatoren te bouwen. Na het creëren van het patent zijn er veel rapporten geschreven over fullerenen en de mogelijkheden die het bood.
Hoewel deze verbindingen nog vrij nieuw zijn, komen wetenschappers met verschillende ideeën die de structuur van fullerenen lijken af te wisselen om fijne holle vezels te vormen die bezit 200 keer de treksterkte van staal Het lijkt erop dat een van de toepassingen van fullereen is om een klein pincet te vormen om groepen moleculen of containers te verzamelen die dienen om kleine hoeveelheden medicijnen of schilden tegen radioactiviteit te vervoeren. Het kan ook worden omgezet in kooien die dienen om enkele moleculen te bevatten waardoor andere kleinere kunnen passeren. Als andere soorten atomen worden toegevoegd, kunnen bepaalde eigenschappen worden verkregen, zoals het meten van elektrische weerstand.
Eigenschappen van fullerenen
Dit zijn holle constructies die in de natuur gevormd kunnen worden als gevolg van brand of blikseminslag. Als we ze fysiek analyseren, zien we dat ze de vorm hebben van geel poeder. Het wetenschappelijke teken is C60 en verwijst naar het aantal koolstofatomen in hetzelfde molecuul. Ze zijn in staat om te vervormen, maar keren terug naar hun oorspronkelijke vorm wanneer de druk waaraan ze worden blootgesteld begint af te nemen.
Het voordeel van fullerenen en de noodzaak van patentering is dat ze zeer resistent zijn. En het is dat om deze deeltjes te vernietigen, temperaturen van meer dan 1000 graden nodig zijn. Deze temperaturen zijn niet eenvoudig dagelijks te halen. Door een gesloten en symmetrische vorm te hebben, biedt het een grote weerstand tegen druk. Het is bestand tegen drukken van 3000 atmosfeer.
Onder de eigenschappen van fullerenen zien we hun smerende eigenschappen. Het smerende vermogen wordt bepaald door de zwakke intermoleculaire krachten. De moleculen kunnen condenseren om een vaste stof te vormen met stabielere en zwakkere bindingen. Deze vaste stof staat bekend onder de naam fulleriet. Als we fullereen aan zeer lage temperaturen blootstellen, zien we dat ze in staat zijn tot sublimatie zonder de bollen te verliezen. De moleculen zijn erg elektronegatief en vormen bindingen met atomen die elektronen afstaan.
We kunnen concluderen dat fullerenen nieuwe materialen zijn die sterk gecorreleerde systemen twee genereren en die grote belangstelling wekken bij de wetenschappelijke gemeenschap. Vooral dit interesse is gecentreerd vanuit het oogpunt van supergeleiding. Voortdurend doorgaan met al het onderzoek naar deze materialen kan de huidige technologieën verbeteren voor het produceren van bruikbare materialen voor de toekomst.
Zoals je kunt zien, kunnen in de wetenschap zeer interessante materialen worden ontdekt als gevolg van fouten of het nastreven van andere doelen. Ik hoop dat je met deze informatie meer te weten kunt komen over fullerenen en hun kenmerken.