ฟูลเลอรีน

วันนี้เราจะมาพูดถึงโครงสร้างโมเลกุลที่ใช้ในโลกของฟิสิกส์และมีการใช้งานที่ยอดเยี่ยม มันเป็นเรื่องเกี่ยวกับ ฟูลเลอเรน. และเป็นโครงสร้างโมเลกุลที่เสถียรที่สุดอันดับสามของคาร์บอนที่รู้จักกันในปัจจุบัน อาจมีรูปร่างเป็นทรงกลมวงรีหลอดหรือวงแหวน มันถูกค้นพบโดยบังเอิญในปี 1985

ในบทความนี้เราจะบอกคุณเกี่ยวกับลักษณะการค้นพบและการประยุกต์ใช้ฟูลเลอรีนทั้งหมด

คุณสมบัติหลัก

Fullerenes ถูกค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ Harold Kroto, Robert Curl และ Richard Smalley ในปี 1985 ในสหรัฐอเมริกาพวกเขาเกือบจะเป็นการค้นพบโดยบังเอิญ แต่ทำให้พวกเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปี 1996 สิทธิบัตรได้รับการยื่นจดสิทธิบัตรในปี 1990 และได้รับการตีพิมพ์ในเวลาต่อมา สิ่งเหล่านี้เป็นโครงสร้างใหม่โมเลกุลของคาร์บอนที่เสถียรมาก ในความเป็นจริงพวกมันเรียกว่าคาร์บอนในรูปแบบโมเลกุลที่มีความเสถียรมากที่สุดเป็นอันดับสามรองจากเพชรและกราไฟต์

Fullerenes วิวัฒนาการมาจากการทดลองที่ดำเนินการกับโมเลกุลของคาร์บอน สิทธิบัตรที่สร้างขึ้นหมายถึงวิธีการแรกในการผลิตสารได้ไปสู่การค้นพบสารเอง สิ่งที่พยายามจดสิทธิบัตรคือ วิธีการสร้างในปริมาณมากในฟูลเลอรีนเพื่อทำกำไรจากมัน

ในปีนั้นมีการทดลองต่างๆ ที่มหาวิทยาลัยไรซ์ในฮูสตันแฮโรลด์โครโตแห่งมหาวิทยาลัยเซาแทมป์ตันและริชาร์ดสมัลลีย์และโรเบิร์ตเคิร์ลออฟไรซ์ได้ทำการทดลองโดยอาศัยการพยายามจำลองสภาวะทั้งหมดที่เกิดขึ้นใกล้พื้นผิวดาว การทดลองนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ทราบว่าโมเลกุลขนาดใหญ่เกิดขึ้นในอวกาศได้อย่างไร ในการทำเช่นนี้พวกเขายิงลำแสงเลเซอร์ที่รุนแรงบนพื้นผิวคาร์บอนต่อหน้าก๊าซฮีเลียม ในขั้นต้นได้รับการทดสอบด้วยไฮโดรเจนและไนโตรเจน แต่สุดท้ายจะใช้ไนโตรเจนเท่านั้น

เมื่อลำแสงเลเซอร์ถูกผสมบนพื้นผิวของคาร์บอนต่อหน้าฮีเลียมแล้วจะสามารถสังเกตได้ว่าคาร์บอนของก๊าซรวมกับฮีเลียมก่อตัวเป็นกลุ่มก้อนได้อย่างไร ก๊าซจะต้องถูกทำให้เย็นลงจนใกล้ศูนย์สัมบูรณ์เพื่อทำการวิเคราะห์สเปกตรัมของคลัสเตอร์ พวกเขากลายเป็น C60 ซึ่งหมายความว่า มีคาร์บอน 60 อะตอมในโมเลกุลเดี่ยว ในเวลานั้นนักวิทยาศาสตร์ยังไม่เห็นอะไรที่เหมือนกับมัน และมันเป็นโครงสร้างทรงกลมที่ชวนให้นึกถึงหลุมฝังศพของ Buckminster Fuller จึงได้ชื่อว่า fullerenes

การใช้งานของ fullerenes

เนื่องจากพวกเขาไม่สามารถสร้างฟูลเลอรีนขึ้นมาใหม่บนคอมพิวเตอร์ได้พวกเขาจึงต้องใช้กระดาษกรรไกรและเทป นี่คือวิธีที่สารประกอบนี้รับบัพติศมาเป็นฟูลเลอรีน เรารู้ว่าคาร์บอนอะตอม พวกมันรวมเข้าด้วยกันและสามารถรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโซ่พอลิเมอร์ยาว โพลีเมอร์เหล่านี้มักใช้ในผลิตภัณฑ์เช่นถ้วยและขวดพลาสติก

คุณสมบัติที่แปลกประหลาดที่สุดอย่างหนึ่งของฟูลเลอรีนคือบางชนิดมีอิเล็กตรอนจากอะตอมที่ไม่ได้รับการแปล กล่าวได้ว่าพฤติกรรมของอิเล็กตรอนเหล่านี้ราวกับว่าพวกเขาไม่ได้ตระหนักว่าพวกมันเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างของคาร์บอน ซึ่งหมายความว่าด้วยพฤติกรรมประเภทนี้ทำให้สามารถเพิ่มอะตอมอื่น ๆ เพื่อสร้างตัวนำยิ่งยวดหรือฉนวนได้ง่ายขึ้น หลังจากสร้างสิทธิบัตรแล้วมีการเขียนรายงานมากมายเกี่ยวกับฟูลเลอรีนและความเป็นไปได้ที่เสนอ

แม้ว่าสารประกอบเหล่านี้จะยังค่อนข้างใหม่นักวิทยาศาสตร์ก็มีแนวคิดที่แตกต่างกันซึ่งดูเหมือนจะสลับโครงสร้างของฟูลเลอรีนเพื่อสร้างเส้นใยกลวงที่ละเอียด มีความต้านทานแรงดึง 200 เท่าของเหล็ก. ดูเหมือนว่าการใช้ฟูลเลอรีนอย่างหนึ่งคือการสร้างแหนบเล็ก ๆ เพื่อรวบรวมกลุ่มโมเลกุลหรือภาชนะบรรจุที่ทำหน้าที่บรรจุยาหรือเกราะป้องกันกัมมันตภาพรังสีจำนวนเล็กน้อย นอกจากนี้ยังสามารถแปลงเป็นกรงที่ทำหน้าที่บรรจุโมเลกุลบางอย่างที่อนุญาตให้คนอื่นที่มีขนาดเล็กกว่าผ่านไปได้ หากมีการเติมอะตอมประเภทอื่นเข้าไปก็จะได้คุณสมบัติเฉพาะเช่นการวัดความต้านทานไฟฟ้า

คุณสมบัติของฟูลเลอรีน

สิ่งเหล่านี้เป็นโครงสร้างกลวงที่สามารถเกิดขึ้นได้ตามธรรมชาติอันเป็นผลมาจากไฟไหม้หรือฟ้าผ่า หากวิเคราะห์ทางกายภาพเราจะเห็นว่าอยู่ในรูปของผงสีเหลือง เครื่องหมายทางวิทยาศาสตร์คือ C60 และหมายถึงจำนวนอะตอมของคาร์บอนในโมเลกุลเดียวกัน พวกมันมีความสามารถในการเปลี่ยนรูปได้ แต่จะกลับสู่รูปร่างเดิมเมื่อความกดดันที่ถูกกดดันเริ่มลดลง

ข้อดีของฟุลเลอรีนและความจำเป็นในการจดสิทธิบัตรคือมีความทนทานสูง และเพื่อที่จะทำลายอนุภาคเหล่านี้จำเป็นต้องมีอุณหภูมิมากกว่า 1000 องศา อุณหภูมิเหล่านี้ไม่สามารถทำได้ในแต่ละวันอย่างง่ายดาย ด้วยการมีรูปทรงปิดและสมมาตรจึงให้ความต้านทานต่อแรงกดได้ดีเยี่ยม สามารถทนต่อแรงกดดันได้ถึง 3000 บรรยากาศ

ในบรรดาคุณสมบัติของฟูลเลอรีนเราเห็นคุณสมบัติในการหล่อลื่น ความสามารถในการหล่อลื่นเกิดจากแรงระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอ โมเลกุลของมันสามารถควบแน่นจนกลายเป็นของแข็งโดยมีพันธะที่เสถียรและอ่อนแอกว่า ของแข็งนี้รู้จักกันในชื่อฟุลเลอไรท์ ถ้าเราให้ฟูลเลอรีนสัมผัสกับอุณหภูมิที่ต่ำมากเราจะเห็นว่าพวกมันสามารถระเหิดได้โดยไม่สูญเสียทรงกลม โมเลกุลของมันมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากและสร้างพันธะกับอะตอมที่บริจาคอิเล็กตรอน

เราสามารถสรุปได้ว่าฟูลเลอรีนเป็นวัสดุใหม่ที่สร้างระบบสองระบบที่มีความสัมพันธ์กันสูงและทำให้เกิดความสนใจอย่างมากในชุมชนวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งนี้ ความสนใจมุ่งเน้นจากมุมมองของตัวนำยิ่งยวด การศึกษาวิจัยเกี่ยวกับวัสดุเหล่านี้อย่างต่อเนื่องอย่างต่อเนื่องสามารถปรับปรุงเทคโนโลยีในปัจจุบันสำหรับการผลิตวัสดุที่มีประโยชน์สำหรับอนาคต

อย่างที่คุณเห็นในทางวิทยาศาสตร์วัสดุที่น่าสนใจมากสามารถค้นพบได้เนื่องจากข้อผิดพลาดหรือการแสวงหาวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน ฉันหวังว่าข้อมูลนี้จะทำให้คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับฟูลเลอรีนและลักษณะของมันได้