Сьогодні ми поговоримо про молекулярну структуру, яка використовується у світі фізики і має велике застосування. Йдеться про фулерени. І це третя найбільш стабільна молекулярна структура вуглецю, відома на сьогодні. Він може приймати сферичну, еліптичну, трубчасту або кільцеву форму. Його було виявлено майже випадково в 1985 році.
У цій статті ми розповімо вам про всі характеристики, відкриття та застосування фулеренів.
ключові особливості
Фулерени були відкриті вченими Гарольд Крото, Роберт Керл і Річард Смоллі в 1985 р. в США. Це майже випадкове відкриття, але це дозволило їм отримати Нобелівську премію з хімії в 1996 р. Патент було подано в 1990 р. і згодом опубліковано. Це нові структури, дуже стабільні молекули вуглецю. Насправді вони відомі як третя за стабільністю відома молекулярна форма вуглецю після алмазу та графіту.
Фуллерени еволюціонували в результаті експерименту, проведеного з молекулами вуглецю. Створений патент стосується першого способу отримання кількості речовини, який пішов на відкриття самої речовини. Те, що намагалися запатентувати, було спосіб створення у великих кількостях фулерену для отримання вигоди від цього.
Того року проводились різні експерименти. У Університеті Райса в Х'юстоні Гарольд Крото з Університету Саутгемптона та Річард Смоллі та Роберт Керл з Райсу провели експеримент, який базувався на спробі змоделювати всі умови, в яких вони відбуваються поблизу поверхні зірки. Метою цього експерименту було дізнатись, як великі молекули утворюються в космосі. Для цього вони випустили інтенсивний лазерний промінь на поверхню вуглецю в присутності газу гелію. Спочатку його тестували з воднем та азотом, але нарешті лише з азотом.
Після змішування лазерного променя на поверхні вуглецю в присутності гелію можна було спостерігати, як газоподібний вуглець поєднується з гелієм і утворює скупчення. Для проведення спектрального аналізу скупчень газ потрібно було охолодити майже до абсолютного нуля. Ними виявився C60, а це означає в одній молекулі 60 атомів вуглецю. На той час вчені не бачили нічого подібного. І це те, що це сферична структура, що нагадує геодезичне склепіння Бакмінстера Фуллера, звідси і назва фулерени.
Застосування фулеренів
Оскільки вони не можуть відтворити фулерен на комп’ютері, їм довелося вдатися до паперу, ножиць та стрічки. Ось як ця сполука хреститься як фулерени. Ми знаємо, що атоми вуглецю вони поєднуються між собою і можуть з’єднуватися, утворюючи довгі полімерні ланцюжки. Ці полімери часто використовуються у таких продуктах, як пластикові стаканчики та пляшки.
Однією з найдивніших властивостей фулеренів є те, що деякі з них мають електрони з атомів, які де локалізовані. Можна сказати, що поведінка цих електронів така, ніби вони не усвідомлювали, що вони є частиною структури вуглецю. Це означає, що при такому типі поведінки можна легше додавати інші атоми для побудови надпровідників або ізоляторів. Після створення патенту було написано багато звітів про фулерени та можливості, які він пропонує.
Хоча ці сполуки все ще досить нові, вчені висувають різні ідеї, які, здається, чергують структуру фулеренів з утворенням тонких порожнистих волокон володіють міцністю сталі в 200 разів на міцність на розрив. Здається, одне із застосувань фулерену полягає у формуванні крихітного пінцета для збору груп молекул або контейнерів, які служать для перенесення крихітної кількості ліків або екранів проти радіоактивності. Він також може бути перетворений в клітини, які служать для утримання одних молекул, що дозволяють проходити іншим меншим розміром. Якщо додати інші типи атомів, можна отримати особливі якості, такі як вимірювання електричного опору.
Властивості фулеренів
Це порожнисті конструкції, які можуть утворитися в природі внаслідок пожеж чи блискавки. Якщо ми проаналізуємо їх фізично, то побачимо, що вони у формі жовтого порошку. Його науковою ознакою є С60 і стосується кількості атомів вуглецю в тій самій молекулі. Вони здатні деформуватися, але повертаються до початкової форми, коли тиск, якому вони піддаються, починає зменшуватися.
Перевага фулеренів та необхідність патентування полягає в тому, що вони дуже стійкі. І саме для того, щоб знищити ці частинки, потрібні температури більше 1000 градусів. Ці температури нелегко досягти щодня. Маючи закриту та симетричну форму, він забезпечує велику стійкість до тиску. Він здатний витримувати тиск 3000 атмосфер.
Серед властивостей фулеренів ми бачимо їх змащувальні властивості. Змащувальна здатність надається слабкими міжмолекулярними силами. Його молекули можуть конденсуватися, утворюючи тверде тіло з більш стабільними та слабкими зв’язками. Ця тверда речовина відома під назвою фуллерит. Якщо ми піддаємо фулерен дуже низьким температурам, ми бачимо, що вони здатні до сублімації, не втрачаючи сфер. Його молекули дуже електронегативні і утворюють зв’язки з атомами, які віддають електрони.
Ми можемо зробити висновок, що фулерени - це нові матеріали, які генерують висококорельовані системи два і які викликають великий інтерес у наукового співтовариства. Особливо це інтерес фокусується з точки зору надпровідності. Постійне продовження всіх досліджень цих матеріалів може вдосконалити сучасні технології виробництва корисних матеріалів на майбутнє.
Як бачите, в науці дуже цікаві матеріали можна виявити в результаті помилок або переслідування різних цілей. Я сподіваюся, що за допомогою цієї інформації ви зможете дізнатись більше про фулерени та їх характеристики.