Dnes si povieme niečo o molekulárnej štruktúre, ktorá sa používa vo svete fyziky a ktorá má vynikajúce využitie. Reč je o fullerény. A je to tretia najstabilnejšia molekulárna štruktúra uhlíka, ktorá je dnes známa. Môže mať guľovitý, eliptický, tvar trubice alebo krúžku. Bolo objavené takmer náhodne v roku 1985.
V tomto článku vám povieme o všetkých vlastnostiach, objave a aplikáciách fullerénov.
kľúčové vlastnosti
Fullerény objavili vedci Harold Kroto, Robert Curl a Richard Smalley v roku 1985 v USA Objavujú sa takmer náhodne, ale umožnili im získať Nobelovu cenu za chémiu v roku 1996. Patent bol podaný v roku 1990 a následne zverejnený. Jedná sa o nové štruktúry, veľmi stabilné molekuly uhlíka. V skutočnosti sú známe ako tretia najstabilnejšia známa molekulová forma uhlíka po diamantoch a grafitoch.
Fullerény sa vyvinuli ako výsledok experimentu, ktorý sa uskutočnil s molekulami uhlíka. Patent, ktorý bol vytvorený, sa odvoláva na prvý spôsob výroby množstiev látky a smeruje k objaveniu samotnej látky. To, čo sa pokúsilo patentovať, bolo spôsob vytvárania vo veľkých množstvách vo fulleréne, aby z toho profitoval.
V tom roku sa uskutočnili rôzne experimenty. Na univerzite Rice v Houstone uskutočnili Harold Kroto z univerzity v Southamptone a Richard Smalley a Robert Curl z Rice experiment, ktorý bol založený na pokuse simulovať všetky podmienky, v ktorých sa vyskytujú v blízkosti povrchu hviezdy. Cieľom tohto experimentu bolo zistiť, ako sa vytvárajú veľké molekuly vo vesmíre. Za týmto účelom vystrelili intenzívny laserový lúč na uhlíkový povrch v prítomnosti plynného hélia. Spočiatku sa testovalo s vodíkom a dusíkom, ale nakoniec iba s dusíkom.
Akonáhle bol laserový lúč zmiešaný na povrchu uhlíka v prítomnosti hélia, bolo možné pozorovať, ako sa plynný uhlík spojil s héliom a vytvorili zhluky. Plyn sa musel ochladiť na takmer absolútnu nulu, aby sa mohla vykonať spektrálna analýza klastrov. Ukázalo sa, že sú C60, čo znamená, že v jednej molekule je 60 atómov uhlíka. V tom čase vedci nič také nevideli. A je to tak, že ide o sférickú štruktúru, ktorá pripomína geodetickú klenbu Buckminstera Fullera, odtiaľ pochádza aj názov fullerény.
Aplikácie fullerénov
Pretože nie sú schopní znovu vytvoriť fullerén v počítači, museli sa uchýliť k papieru, nožniciam a páske. Takto je táto zlúčenina pokrstená ako fullerény. Poznáme tie atómy uhlíka navzájom sa kombinujú a môžu sa spojiť, aby vytvorili dlhé polymérové reťazce. Tieto polyméry sa často používajú vo výrobkoch, ako sú plastové poháre a fľaše.
Jednou z najzvláštnejších vlastností fullerénov je to, že niektoré z nich majú elektróny z atómov, ktoré sú lokalizované. Dá sa povedať, že správanie týchto elektrónov je také, akoby si neuvedomovali, že sú súčasťou štruktúry uhlíka. To znamená, že s týmto typom správania je možné ľahšie pridávať ďalšie atómy a vytvárať tak supravodiče alebo izolátory. Po vytvorení patentu bolo napísaných veľa správ o fullerénoch a možnostiach, ktoré ponúka.
Aj keď sú tieto zlúčeniny stále pomerne nové, vedci prichádzajú s rôznymi myšlienkami, ktoré akoby alternovali štruktúru fullerénov za vzniku jemných dutých vlákien, ktoré majú 200-násobok pevnosti v ťahu ocele. Zdá sa, že jedným z použití fullerénu je tvorba malých pinzet na zhromažďovanie skupín molekúl alebo nádob, ktoré slúžia na prenášanie malého množstva liekov alebo štítov proti rádioaktivite. Môže sa tiež premeniť na klietky, ktoré slúžia na to, aby obsahovali niektoré molekuly, ktoré umožňujú prechod cez iné menšie. Ak sa pridajú ďalšie typy atómov, je možné získať konkrétne vlastnosti, napríklad meranie elektrického odporu.
Vlastnosti fullerénov
Ide o duté štruktúry, ktoré sa môžu v prírode vytvárať v dôsledku požiarov alebo bleskov. Ak ich fyzicky analyzujeme, zistíme, že sú vo forme žltého prášku. Jeho vedecký znak je C60 a označuje počet atómov uhlíka v tej istej molekule. Sú schopné deformácie, ale vrátili sa do pôvodného tvaru, keď tlak, ktorému sú vystavení, začne klesať.
Výhodou fullerénov a potreby patentovania je, že sú veľmi odolné. A to je to, že na zničenie týchto častíc sú potrebné teploty vyššie ako 1000 stupňov. Tieto teploty nie sú ľahko dosiahnuteľné každý deň. Tým, že má uzavretý a symetrický tvar, poskytuje veľkú odolnosť proti tlaku. Je schopný odolávať tlaku 3000 atmosfér.
Medzi vlastnosťami fullerénov vidíme ich mazacie vlastnosti. Mazacia kapacita je daná slabými medzimolekulovými silami. Jeho molekuly môžu kondenzovať a vytvárať pevnú látku so stabilnejšími a slabšími väzbami. Táto pevná látka je známa pod menom fullerit. Ak fullerén vystavíme veľmi nízkym teplotám, zistíme, že sú schopné sublimácie bez straty gúľ. Jeho molekuly sú veľmi elektronegatívne a vytvárajú väzby s atómami, ktoré darujú elektróny.
Môžeme dospieť k záveru, že fullerény sú nové materiály, ktoré generujú vysoko korelované systémy dva a ktoré spôsobujú veľký záujem vo vedeckej komunite. Hlavne toto záujem je zameraný z hľadiska supravodivosti. Neustále pokračovanie vo všetkých výskumoch týchto materiálov môže zlepšiť súčasné technológie na výrobu užitočných materiálov pre budúcnosť.
Ako vidíte, vo vede môžu byť objavené veľmi zaujímavé materiály v dôsledku chýb alebo sledovania rôznych cieľov. Dúfam, že s týmito informáciami sa dozviete viac o fullerénoch a ich vlastnostiach.