Fullerenes. Sejarah ciptaan dan pengeluaran

Perpustakaan teknikal percuma

SEJARAH TEKNOLOGI, TEKNOLOGI, OBJEK DI SEKITAR KITA
Perpustakaan percuma / Buku Panduan / Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita

Fullerenes. Sejarah ciptaan dan pengeluaran

Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita

Buku Panduan / Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita

Komen artikel

Fullerene, buckyball atau buckyball ialah sebatian molekul yang tergolong dalam kelas bentuk alotropik karbon dan mewakili polyhedra tertutup cembung yang terdiri daripada bilangan atom karbon tiga selaras yang genap. Fullerenes berhutang nama mereka kepada jurutera dan arkitek Richard Buckminster Fuller, yang struktur geodesiknya dibina berdasarkan prinsip ini. Pada mulanya, kelas sendi ini terhad kepada struktur yang mengandungi hanya muka pentagonal dan heksagon.

Fullerenes
Fullerene С60

Bahan yang paling keras dalam alam adalah berlian. Sebatian karbon ini mempunyai kekisi kristal dalam bentuk tetrahedron - piramid dengan empat muka segi tiga sama. Bahagian atasnya dibentuk oleh empat atom karbon. Segitiga adalah bentuk yang sangat tegar; ia boleh dipecahkan, tetapi ia tidak boleh cacat atau dihancurkan. Itulah sebabnya kekuatan berlian sangat tinggi.

Secara semula jadi, kristal dikenali dengan kekisi yang tidak terdiri daripada atom, tetapi molekul. Jika molekul-molekulnya cukup besar dan ikatan di antaranya kuat, maka kekisi kristal sangat kuat. Fullerene memenuhi syarat ini sepenuhnya: mempunyai diameter lebih besar daripada 0,5 nm, mereka bergabung menjadi kristal dengan sel yang lebih kecil daripada 1,5 nm.

Seperti yang sering berlaku, penemuan fullerenes bukanlah hasil carian yang disasarkan. Arah utama kerja di makmal R. Smalley di Rice University (Texas), di mana penemuan dibuat pada tahun 1980-an yang berkaitan dengan kajian struktur kelompok logam. Teknik kajian sedemikian adalah berdasarkan pengukuran spektrum jisim zarah yang terbentuk akibat tindakan sengit sinaran laser pada permukaan bahan yang dikaji.

Fullerenes
Skim pemasangan untuk mendapatkan fullerene: 1 - elektrod grafit; 2 - bas tembaga yang disejukkan; 3 - selongsong tembaga, 4 - mata air

"Pada Ogos 1985, ahli astrofizik terkenal G. Kroto datang ke makmal Smalley," tulis Alexander Valentinovich Yeletsky dalam Jurnal Pendidikan Soros, "yang bekerja pada masalah mengenal pasti spektrum sinaran inframerah yang dipancarkan oleh beberapa gugusan antara bintang. Salah satu kemungkinan penyelesaian kepada masalah ini cukup lama dalam astrofizik, boleh dikaitkan dengan gugusan karbon, yang, seperti yang anda ketahui, membentuk asas gugusan antara bintang. Tujuan lawatan Kroto ke Texas adalah percubaan, menggunakan peralatan makmal Smalley, untuk dapatkan kesimpulan tentang kemungkinan strukturnya daripada spektrum jisim gugusan karbon.

Keputusan eksperimen membawa kepada keadaan terkejut pesertanya. Manakala bagi kebanyakan kluster yang dikaji sebelum ini, nilai biasa nombor ajaib ialah 13, 19, 55, dsb., bergantung pada susunan atom bersama, puncak yang jelas dengan bilangan atom 60 dan 70 diperhatikan dalam spektrum jisim gugusan karbon Satu-satunya yang konsisten Ciri gugusan karbon ini dijelaskan oleh hipotesis bahawa atom karbon membentuk struktur sfera dan sferoid tertutup yang stabil, yang kemudiannya dipanggil fullerene.

Hipotesis ini, kemudiannya disahkan oleh kajian yang lebih terperinci, pada asasnya membentuk asas untuk penemuan fullerene. Penerbitan pemerhatian pertama fullerenes telah dihantar ke jurnal "Nature" sudah 20 hari selepas ketibaan Kroto di Texas. Dalam artikel ini, sebagai tambahan kepada andaian bentuk sferoid fullerene, terdapat idea tentang kemungkinan kewujudan molekul fullerene endohedral, iaitu molekul yang mengandungi satu atau lebih atom unsur lain. Kajian lanjut mengesahkan andaian ini.

Jarak antara molekul dalam kristal tersebut adalah kurang daripada jarak antara atom dalam kekisi berlian. Di samping itu, dalam kedua-dua jenis sel terdapat fullerene "istimewa" yang berinteraksi dengan selebihnya melalui 12-16 ikatan antara molekul yang sangat pendek dan kuat. Semua ini menentukan kekerasan luar biasa fullerite kristal: ia adalah dua hingga tiga kali lebih tinggi daripada kekerasan berlian.

Untuk penemuan fullerenes G. Kroto, R. Smalley dan R. Curl telah dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Kimia.

Ledakan sebenar dalam penyelidikan fullerene bermula pada tahun 1990. Ini berlaku selepas ahli astrofizik Jerman W. Kretschmer dan penyelidik Amerika D. Huffman membangunkan teknologi untuk mendapatkan fullerene dalam kuantiti yang mencukupi. Teknologi ini berdasarkan pengatoman haba arka elektrik dengan elektrod grafit dan pengekstrakan seterusnya fullerene daripada produk pengabusan menggunakan pelarut organik, seperti benzena, toluena.

Teknologi baru telah membolehkan banyak makmal saintifik untuk menyiasat fullerenes bukan sahaja dalam bentuk molekul, tetapi juga dalam keadaan kristal. Akibatnya, penemuan baru dibuat. Jadi, pada tahun 1991, saintis Amerika menemui superkonduktiviti kristal fullerene yang didopkan dengan atom logam alkali, dengan suhu kritikal 18 hingga 40 darjah Kelvin, bergantung kepada jenis logam alkali. Dan sehingga hari ini, penyelidikan dan pembangunan dalam bidang fullerenes adalah salah satu bidang keutamaan sains dan teknologi dunia. Populariti sedemikian dikaitkan dengan sifat fizikokimia yang menakjubkan dari fullerenes, yang membuka kemungkinan penggunaan praktikalnya.

Molekul fullerene mempunyai keelektronegatifan yang tinggi. Mereka mampu melampirkan sehingga enam elektron bebas kepada diri mereka sendiri. Ini menjadikan fullerene pengoksida yang kuat. Mereka mampu membentuk banyak sebatian kimia baru dengan sifat menarik yang baru. Sebatian kimia fullerene termasuk cincin karbon enam anggota dengan ikatan tunggal dan berganda. Oleh itu, ia boleh dianggap sebagai analog tiga dimensi sebatian aromatik. Hablur fullerene ialah semikonduktor dengan jurang jalur 1-2 eV. Mereka mempamerkan fotokonduktiviti apabila disinari dengan cahaya yang boleh dilihat.

"Julat aplikasi teknologi fullerene yang mungkin adalah luas," tulis Ezersky. "Sebagai contoh, penggunaan fullerene sebagai bahan tambahan kepada minyak pelincir dengan ketara (sehingga 10 kali ganda) mengurangkan pekali geseran permukaan logam dan, dengan itu, meningkatkan rintangan haus bahagian dan pemasangan. Kemungkinan lain untuk aplikasi besar-besaran fullerene juga sedang giat dibangunkan. berkaitan, khususnya, dengan penciptaan jenis baharu bateri boleh dicas semula, yang, tidak seperti bateri berasaskan litium yang digunakan secara tradisional, tidak tertakluk kepada pemusnahan elektrod.

Masalah penggunaan fullerene dalam perubatan dan farmakologi patut diberi perhatian khusus. Salah satu kesukaran utama yang menghalang penyelesaian masalah ini adalah berkaitan dengan penciptaan sebatian fullerene bukan toksik larut air yang boleh dimasukkan ke dalam tubuh manusia dan dihantar dengan darah ke organ tertakluk kepada tindakan terapeutik. Idea untuk mencipta ubat antikanser berdasarkan sebatian fullerene endohedral larut air (molekul fullerene yang mengandungi satu atau lebih atom unsur) dengan isotop radioaktif yang tertanam di dalam struktur fullerene dibincangkan secara meluas dalam literatur. Pengenalan ubat sedemikian ke dalam tisu akan memungkinkan untuk secara selektif mempengaruhi sel-sel yang terjejas oleh tumor, menghalang pembiakan selanjutnya."

Pengarang: Musskiy S.A.

Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita:

▪ loji termonuklear

▪ Botol plastik

▪ loji kuasa hidroelektrik

Lihat artikel lain bahagian Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan 15.04.2024

Dalam dunia teknologi moden di mana jarak menjadi semakin biasa, mengekalkan hubungan dan rasa dekat adalah penting. Perkembangan terkini dalam kulit tiruan oleh saintis Jerman dari Universiti Saarland mewakili era baharu dalam interaksi maya. Penyelidik Jerman dari Universiti Saarland telah membangunkan filem ultra nipis yang boleh menghantar sensasi sentuhan dari jauh. Teknologi canggih ini menyediakan peluang baharu untuk komunikasi maya, terutamanya bagi mereka yang mendapati diri mereka jauh daripada orang tersayang. Filem ultra-nipis yang dibangunkan oleh penyelidik, hanya 50 mikrometer tebal, boleh disepadukan ke dalam tekstil dan dipakai seperti kulit kedua. Filem ini bertindak sebagai penderia yang mengenali isyarat sentuhan daripada ibu atau ayah, dan sebagai penggerak yang menghantar pergerakan ini kepada bayi. Ibu bapa yang menyentuh fabrik mengaktifkan penderia yang bertindak balas terhadap tekanan dan mengubah bentuk filem ultra-nipis. ini ...>>

Petgugu Global kotoran kucing 15.04.2024

Menjaga haiwan peliharaan selalunya boleh menjadi satu cabaran, terutamanya dalam hal menjaga kebersihan rumah anda. Penyelesaian menarik baharu daripada pemula Global Petgugu telah dipersembahkan, yang akan menjadikan kehidupan lebih mudah bagi pemilik kucing dan membantu mereka memastikan rumah mereka bersih dan kemas dengan sempurna. Startup Petgugu Global telah melancarkan tandas kucing unik yang boleh menyiram najis secara automatik, memastikan rumah anda bersih dan segar. Peranti inovatif ini dilengkapi dengan pelbagai sensor pintar yang memantau aktiviti tandas haiwan kesayangan anda dan diaktifkan untuk membersihkan secara automatik selepas digunakan. Peranti ini bersambung ke sistem pembetung dan memastikan penyingkiran sisa yang cekap tanpa memerlukan campur tangan daripada pemilik. Selain itu, tandas mempunyai kapasiti storan boleh siram yang besar, menjadikannya sesuai untuk isi rumah berbilang kucing. Mangkuk sampah kucing Petgugu direka bentuk untuk digunakan dengan sampah larut air dan menawarkan pelbagai jenis tambahan ...>>

Daya tarikan lelaki penyayang 14.04.2024

Stereotaip bahawa wanita lebih suka "budak jahat" telah lama tersebar luas. Walau bagaimanapun, penyelidikan baru-baru ini yang dijalankan oleh saintis British dari Universiti Monash menawarkan perspektif baru mengenai isu ini. Mereka melihat bagaimana wanita bertindak balas terhadap tanggungjawab emosi lelaki dan kesanggupan untuk membantu orang lain. Penemuan kajian itu boleh mengubah pemahaman kita tentang perkara yang menjadikan lelaki menarik kepada wanita. Kajian yang dijalankan oleh saintis dari Universiti Monash membawa kepada penemuan baharu tentang daya tarikan lelaki kepada wanita. Dalam eksperimen itu, wanita ditunjukkan gambar lelaki dengan cerita ringkas tentang tingkah laku mereka dalam pelbagai situasi, termasuk reaksi mereka terhadap pertemuan dengan gelandangan. Sebahagian daripada lelaki itu tidak mengendahkan gelandangan itu, manakala yang lain membantunya, seperti membelikan dia makanan. Kajian mendapati lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan lebih menarik perhatian wanita berbanding lelaki yang menunjukkan empati dan kebaikan. ...>>

Berita rawak daripada Arkib

Graphene membantu masuk ke dalam otak 17.01.2017

Otak manusia adalah sistem yang sangat kompleks dan unik, dan terdapat banyak kaedah untuk mengkajinya. Kita boleh menilai proses maklumat dalam otak sama ada dengan perubahan dalam hubungan interneuronal - sinaps, atau dengan perubahan dalam peredaran darah - kawasan kerja memerlukan lebih banyak nutrien dan oksigen; dan kajian otak manusia, pada dasarnya, dikurangkan kepada pemerhatian kedua-dua jenis aktiviti ini, yang ditunjukkan sebagai tindak balas kepada pelbagai rangsangan.

Biasanya, untuk kajian neurofisiologi, susunan khas mikroelektrod (iaitu, banyak elektrod yang dipasang pada matriks biasa) ditanamkan ke dalam otak, yang memungkinkan untuk mengesan isyarat elektrik di beberapa tempat sekaligus. Bergantung pada eksperimen, matriks sedemikian ditanam sama ada pada permukaan otak atau jauh ke dalamnya.

Matriks mikroelektrod biasanya mempunyai beberapa kelemahan: sentuhan legap, ketelusan terhad bahan secara keseluruhan, dan penghantaran tidak seragam untuk panjang gelombang yang berbeza. Mereka selalunya diperbuat daripada bahan yang sukar dan biokompatibel, yang mana otak bertindak balas dengan keradangan. Sebaik-baiknya, matriks harus telus pada julat yang luas supaya neuron boleh dirangsang dengan cahaya frekuensi yang berbeza, daripada biru (digunakan dalam optogenetik) kepada spektrum inframerah (digunakan dalam mikroskop pendarfluor dua foton), fleksibel dan biokompatibel. Ia juga wajar bahawa mereka cukup nipis - dengan ketelusan yang betul, ini membolehkan mengoptimumkan pengumpulan maklumat optik.

Untuk neuroelektrod matriks, bahan seperti titanium-sputtered indium titanium oxide (ITO) atau zirkonium sering digunakan. Mereka menghantar 80% dan 60% cahaya, masing-masing, tetapi daya pengeluaran sangat bergantung pada panjang gelombang, yang menjadikannya sukar untuk menggabungkan beberapa kaedah yang menggunakan panjang gelombang cahaya yang berbeza untuk neurostimulasi atau pengesanan isyarat tindak balas.

Ahli fizik dan saintis saraf Amerika telah membangunkan matriks mikroelektrod baharu berdasarkan graphene. Graphene ialah kristal atom karbon berbentuk sarang lebah, satu atau lebih atom tebal - sebenarnya, ia adalah kristal dua dimensi. Jika kita membuat banyak lapisan graphene dalam timbunan, maka kita akan mendapat grafit, yang diketahui oleh semua orang.

Graphene sangat fleksibel, dan pada masa yang sama sangat kuat untuk ketebalannya. Ia juga mempunyai ketelusan kira-kira 90% dalam spektrum daripada ultraungu kepada inframerah, dan merupakan pengalir arus yang sangat baik. Jelas mengapa ramai penyelidik sedang giat mengkaji graphene dan kemungkinan menggunakannya untuk mencipta elektrod nipis dan fleksibel.

Ahli sains saraf mempunyai harapan yang tinggi untuk ciptaan mereka: mereka yakin bahawa ia boleh disesuaikan untuk pelbagai kajian mengenai kajian aktiviti otak, serta untuk penciptaan implan. Di samping itu, susunan mikroelektrod sedemikian juga berguna dalam eksperimen dengan kultur sel, di mana ia adalah sangat penting untuk memantau pertumbuhan sel.

Berita menarik lain:

▪ Pilihan profesion - oleh gen

▪ Hati para korister nyanyian sedang seirama

▪ Kereta Volvo pandu sendiri di jalan raya Sweden

▪ Acuan adalah kunci untuk mencari hidupan luar angkasa

▪ Bekalan kuasa Kuasa Gelap 12

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak Aplikasi litar mikro. Pemilihan artikel

▪ pasal Horus melahirkan seekor tikus. Ungkapan popular

▪ artikel Apakah muzik pop? Jawapan terperinci

▪ artikel Peraturan kelakuan dalam ais, apabila salji, ais dan ais jatuh dari bumbung rumah. Arahan standard mengenai perlindungan buruh

▪ artikel Kedua-dua lembaga dan kes. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ artikel Muncul bunga dalam lubang butang. Fokus rahsia

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web