Сегодня мы поговорим о молекулярной структуре, которая используется в мире физики и имеет большое применение. Речь идет о фуллерены. И это третья по величине молекулярная структура углерода, известная сегодня. Он может иметь сферическую, эллиптическую, трубчатую или кольцевую форму. Его обнаружили почти случайно в 1985 году.
В этой статье мы расскажем вам обо всех характеристиках, открытии и применении фуллеренов.
Características principales
Ученые открыли фуллерены Гарольд Крото, Роберт Керл и Ричард Смолли в 1985 году в США. Это почти случайное открытие, но позволило им получить Нобелевскую премию по химии в 1996 году. Патент был подан в 1990 году и впоследствии опубликован. Это новые структуры, очень стабильные молекулы углерода. Фактически, они известны как третья по стабильности известная молекулярная форма углерода после алмаза и графита.
Фуллерены возникли в результате эксперимента, проведенного с молекулами углерода. Созданный патент относится к первому способу получения количества вещества, который позволил открыть само вещество. То, что пытались запатентовать, было способ создавать в больших количествах фуллерен, чтобы получать от этого прибыль.
В том году проводились различные эксперименты. В Университете Райса в Хьюстоне Гарольд Крото из Университета Саутгемптона, Ричард Смолли и Роберт Керл из Райса провели эксперимент, основанный на попытке смоделировать все условия, в которых они возникают вблизи поверхности звезды. Целью этого эксперимента было узнать, как большие молекулы образуются в космосе. Для этого они направили интенсивный лазерный луч на поверхность углерода в присутствии газообразного гелия. Первоначально его тестировали с водородом и азотом, но в конце концов только с азотом.
После того, как лазерный луч смешивался с поверхностью углерода в присутствии гелия, можно было наблюдать, как газообразный углерод соединяется с гелием с образованием кластеров. Для проведения спектрального анализа кластеров газ необходимо было охладить почти до абсолютного нуля. Им оказался C60, а значит, в одной молекуле 60 атомов углерода. На тот момент ученые ничего подобного не видели. И дело в том, что это сферическая структура, которая напоминает геодезический свод Бакминстера Фуллера, отсюда и название фуллеренов.
Применение фуллеренов
Поскольку они не могут воссоздать фуллерен на компьютере, им пришлось прибегнуть к бумаге, ножницам и скотчу. Так это соединение окрестили фуллеренами. Мы знаем, что атомы углерода они соединяются друг с другом и могут соединяться вместе, образуя длинные полимерные цепи. Эти полимеры часто используются в таких продуктах, как пластиковые стаканчики и бутылки.
Одно из самых странных свойств фуллеренов состоит в том, что некоторые из них имеют электроны от удаленных атомов. Можно сказать, что эти электроны ведут себя так, как если бы они не осознавали, что являются частью углеродной структуры. Это означает, что при таком поведении можно легче добавлять другие атомы для создания сверхпроводников или изоляторов. После создания патента было написано много отчетов о фуллеренах и возможностях, которые они открывают.
Хотя эти соединения все еще являются довольно новыми, ученые приходят к различным идеям, которые, кажется, изменяют структуру фуллеренов с образованием тонких полых волокон, которые обладают в 200 раз большей прочностью на разрыв, чем сталь. Похоже, что одно из применений фуллерена - это создание крошечных пинцетов для сбора групп молекул или контейнеров, которые служат для переноса крошечных количеств лекарств или защиты от радиоактивности. Его также можно превратить в клетки, которые служат для содержания одних молекул, позволяющих проходить другим молекулам меньшего размера. Если добавить другие типы атомов, можно получить определенные качества, такие как измерение электрического сопротивления.
Свойства фуллеренов
Это полые конструкции, которые могут образоваться в природе в результате пожаров или молний. Если мы проанализируем их физически, мы увидим, что они имеют вид желтого порошка. Его научный знак - C60 и обозначает количество атомов углерода в одной молекуле. Они способны деформироваться, но возвращаются к своей первоначальной форме, когда давление, которому они подвергаются, начинает уменьшаться.
Преимущество фуллеренов и необходимость патентования в том, что они очень устойчивы. И дело в том, что для уничтожения этих частиц нужны температуры выше 1000 градусов. Эти температуры нелегко достичь на ежедневной основе. Имея замкнутую и симметричную форму, он обеспечивает большую устойчивость к давлению. Он способен выдерживать давление до 3000 атмосфер.
Среди свойств фуллеренов мы видим их смазывающие свойства. Смазывающая способность обеспечивается слабыми межмолекулярными силами. Его молекулы могут конденсироваться, образуя твердое тело с более стабильными и более слабыми связями. Это твердое вещество известно под названием фуллерит. Если мы подвергнем фуллерен воздействию очень низких температур, мы увидим, что они способны к сублимации без потери сфер. Его молекулы очень электроотрицательны и образуют связи с атомами, которые отдают электроны.
Мы можем сделать вывод, что фуллерены - это новые материалы, которые генерируют высококоррелированные системы XNUMX и вызывают большой интерес в научном сообществе. Особенно это интерес сосредоточен с точки зрения сверхпроводимости. Постоянное продолжение всех исследований этих материалов может улучшить существующие технологии производства полезных материалов в будущем.
Как видите, в науке очень интересные материалы могут быть обнаружены в результате ошибок или преследования разных целей. Я надеюсь, что с этой информацией вы сможете больше узнать о фуллеренах и их характеристиках.