Fullerene - cad é seo? Airíonna agus iarratais na n fullerenes

Foirm allotropic Mhóilíneach de charbón nó a mhodhnú, fullerene, - ar líne fhada C _{n (n>} 20) braislí adamhach, a dúnta polyhedra dronnach tógtha de adaimh charbóin agus a bhfuil aghaidheanna pentagonal nó hexagonal (anseo tá eisceachtaí-annamh). claonadh a bhíonn adaimh charbóin sna fullerenes unsubstituted a bheith Sp ² stáit -Hybrid le roinnt comhordú 3. Dá bhrí sin tá déanta córas comhchuingeach spherical neamhsháithithe de réir teoiric banna valence.

tuairisc ghinearálta

An fhoirm is cobhsaí thermodynamically faoi ghnáthchoinníollacha de charbón - graphite, a bhreathnaíonn ar nós Stack éigean baint acu le chéile bileoga ngraifín eile: ar laitíse árasán, ar a mbeidh na cealla hexagonal, i gcás ina rinn - adaimh charbóin. Gach ceann acu tá baint aige le trí adamh in aice láimhe, agus foirmeacha an ceathrú leictreon valence le pi-chóras. Mar sin, fullerene - tá sé go beacht an fhoirm mhóilíneach, ie go bhfuil an Sp pictiúr ² -Hybrid stáit soiléir. Má tá muid a thabhairt isteach sa chlár ngraifín lochtanna geometrical foirmeacha dosheachanta struchtúr dúnta. Mar shampla, ar nós fabhtanna tá cúig-membered fáinní (pentagonal os), díreach chomh coitianta mar aon le heicseagánach carbóin cheimic.

Deir teoirim Euler go bhfuil an táirgeadh ar polyhedron dúnta stuaiceanna trohkoordinirovannymi féidir má muid isteach dhá pentagons, beag beann ar líon na n-aghaidheanna hexagonal. Dá réir sin, an méid íosta de fullerene - Is foirmiúil C ₂₀ dodecahedron. Ach cuaire struchtúir den chineál céanna, a bhfuil líon beag na n-adamh carbóin ard, agus dá bhrí sin a SP nach bhfuil ² -Hybrid stáit an-fhabhrach, ós rud é gur fearr carbóin comhordú comhphlánacha. Sin an fáth is lú ina fullerene fhaightear bhfoirm íon - C _60, tar éis an struchtúr icosahedron rialta teasctha. I sé aghaidh hexagonal atá scartha óna chéile ar fad an pentagonal. Fullerene Ceimic glaonna an bhfíric an peinteagán riail scoite amach, agus tá sé faoi réir a fullerene i ndáiríre inrochtana.

foirmle

Gidrantirovanny denoted C ₆₀ fullerene (C ₆₀ HyFn). Seo durable casta supramolecular hydrophilic, atá comhdhéanta de móilín ar cheann de na fullerene C ₆₀ sa chéad hiodrant bhlaosc agus fiche ceathair móilíní uisce. Is é seo an fullerene bhfuil foirmle - C ₆₀ (H ₂ O) _24. Is é atá ann fiche hexagons agus dhá cheann déag de pentagons, outwardly cosúil le sacar liathróid. Thairis sin, roinnt fullerene C ₇₀ forlíontaí mar struchtúir idirmheánacha, bheadh go léir na pentagons scoite, gan a bheith ann. Ós rud é go C Ceadaíonn ₇₈ Struchtúr fullerene chun breathnú isiméirí cobhsaí roinnt de gach creatlach carbóin. Teoiriciúil is féidir go fullerenes ann le hadaimh charbóin aon ré-uimhir, "fullerenes airde".

Tarlaíonn an t-ullmhúchán fullerenes trí stua níos minice ná modh leictreon-bhíoma agus trí ghalú léasair de graifíte in atmaisféar héiliam. Súiche, a condenses ar dhromchla an t-imoibreoir, ndéileáiltear in refluxing beinséin, tolúéin, xiléin nó tuaslagóirí orgánacha eile. Is é an réiteach is galaithe, a bheidh ina comhdhlúthán dubh, deich go cúig déag faoin gcéad ar a mbeidh C ₇₀ agus C ₆₀ fullerenes chomh maith le méideanna an-bheag de fullerenes airde.

Is féidir leis an cóimheas idir furellenami éagsúla a athrú, ag brath ar na paraiméadair sintéise, ach de ghnáth ₆₀ C i réim, tá sé arís agus arís eile níos mó. I measc an chuid is mó C líon is airde _78, C ₇₆ agus C _84. Sa phictiúr Go ginearálta tá laghdú ar líon na sintéise fullerene na táirgí go léir. Tá sé seo mar gheall ar, is dócha, le dóchúlacht íseal de struchtúir mhóra braislí beag galaithe ar dtús chéile.

fullerenes uisce ina bhfuil

Is é an ceann is coitianta agus staidéar go forleathan C _60, i gcás ina móilín ar cheann de na substainte i ndáiríre ceithre cinn is fiche móilíní uisce. Tá an móilín fullerene le siméadrachta ard, i gcás ina bhfuil na hadaimh coibhéiseacha a ghlacadh. Is é an fhoirm sféarúil an t-achar ó lár na núicléis adamhacha go dtí thart ar 0.36 nm agus de gha de thart ar 0.5 nm. foirmeacha sé criostail móilíneach ina bhfuil móilíní duine-lárnaithe laitíse ciúbach, trí-ciseal pacála densest sféarúil. Ag teocht ard, ₆₀ C sublimes gan fhoirmiú pas leachta. Fearr ar fad tá sé tuaslagtha sa substaintí aramatacha den chineál tuaslagóirí disulfide carbóin, agus Polar - i bhfad níos measa. Tá elongated ellipsoidal cruth ₇₀ C, chomh maith le fullerenes airde airíonna fisiceacha an-chosúil leis C _60.

Agus i réimse na ceimice bhfuil siad i bhfad níos flaithiúla agus tabharfaidh sé gach deis a fháil ar a n-aicmí éagsúla díorthach: Metallofullerenes, heterofullerene. Aicme táirgí níos saibhre go léir ekzoendralnogo (outer-) ceangal, mar gheall ar gach adamh carbóin - suíomh imoibriú ar fáil. Is iad seo na hairíonna de fullerenes. Tá siad ceangailte ag táirgí nua a chruthú, adaimh halaigine agus hidrigin, fréamhacha orgánacha, cleamhnacht féidir fiú timthriallta tarlú. mar sin a fhaightear ábhair polaiméir ina bhfuil fullerenes ilghráid cumaisc. ₆₀ K C théann go daichead is a hocht substituents gan milleadh an chnámharlaigh carbóin. Dá bhrí sin, mar shampla, a fhaightear trí C ₆₀ F _48, agus tá go leor comhdhúile den sórt úsáidtear, wherein bhfuil an dúshraith fullerenes.

iarratas

Beagnach tá fullerenes suim acu i réimsí go hiomlán difriúil. Is féidir I bhfianaise a n-airíonna leictreonacha a chur san áireamh leo agus a gcuid díorthach mar leathsheoltóirí. Fullerenes héasca ionsú radaíocht UV, tá siad ard leictreon-tharraingt siar cumais. A dhéanamh ar na hairíonna féidir a chur i bhfeidhm san photovoltaic, braiteoirí fhótaileictreach, feistí gréine atá á gcumhachtú de leictreonaic mhóilíneach éagsúla. Fullerenes úsáidtear sa leigheas mar ghníomhairí frith-víreasach agus fhrithmhiocróbach, mar ghníomhairí i teiripe Photodynamic agus m. P.

Teicneolaíochtaí nua-aimseartha bhfuil cead measartha tapa chun cur le líon iomlán na n-aonad a fháil go bhfuil níos fullerenes freisin modhanna oibre níos fearr agus níos éifeachtaí as a gcuid cóireála. Sin é an fáth an costas, mar shampla, tá C ₆₀ ísliú go suntasach le deich mbliana anuas agus go leith (líon deich míle, go dtí deich go cúig déag dollar in aghaidh gach graim). Anois, tá muid ag ionramháil cáis ina haghaidh feidhmeanna tionscail fíor agus fullerenes titim ar an duine. Tá a n-úsáid ag fás agus ag fás gach lá.

Chun tuilleadh eolais faoi oscailt

Fullerenes ainmnithe i ndiaidh an ailtire cáiliúil agus innealtóir Richarda Bakminstera Fullera, atá bunaithe ar a gcuid struchtúr chum an struchtúr geodasach. Ar dtús, tá sé an aicme seo de comhdhúile teoranta don déanmhas, lena n-áirítear na sé-agus pentagonal amháin aghaidheanna. Má tá an comhdhéanamh an mhóilín fullerene chomh maith le adamh carbóin i láthair dúile ceimiceacha éagsúla, agus tá siad suite laistigh den cnámharlach carbóin, iad siúd ar a dtugtar fullerenes endohedral. Má tá an adaimh dúl eile atá suite lasmuigh de fullerenes fhaightear exohedrally. A n-ainmneacha, ní raibh sé seo an fhoirm móilíneacha an-fhada ó shin - i 1985, nuair a rinne grúpa taighdeoirí an fionnachtain gan choinne de fullerene. Beaga, Kroto, staidéar poitigéirí curl agus eile péirí graphite Fuarthas ag ablation léasair (ionradaíochta) soladach. Fuarthas amach go raibh beanna a raibh aimplitiúid uasta a fhreagraíonn do na cnuasaigh na n-adamh carbóin seasca agus seachtó.

Mar sin, táimid ríofa an móilín C ₆₀ agus C _70, chomh maith leis an hipitéis go bhfuil an chéad móilín é sin thógtha i gcruth a teasctha icisihéadrán. Is é an ceann is coitianta C ₆₀ bakminsterfullerenom ainmnithe agus an chuid eile den mhóilín - ach fullerenes.

Eolaithe-ceimiceoirí versed maith i ailtireacht agus chuimhnigh Fuller, a thóg an cruinneachán ar na foirgnimh sin - pentagons, hexagons cloven, is é sin mar bhunús leis an struchtúr na creatlacha móilíneach fíor gach ceann de fullerenes. Mar sin féin, tá sé seo - scéal suimiúil, agus ní gan stair spéisiúil. Ar an bhféidearthacht go bhfuil móilíní sórt ábhairín níos luaithe a bhí sé scríofa sa tSeapáin (1971), agus an bunús teoiriciúil Fuarthas agus foilsíodh san APSS (1973). Mar sin féin, fuair sé Kroto, Curl agus Beaga an Duais Nobel sa cheimic.

Nádúr agus teicneolaíocht

Is é a ullmhú fullerene íon is féidir trí shintéis saorga. Tá na comhdhúile leanfar staidéar go dian i dtíortha éagsúla, lena mbunaítear na coinníollacha faoina bhfuil a n-oideachas, chomh maith le breithniú ar struchtúr na fullerenes agus a n-airíonna. An réimse éirí níos ag fás feidhme. Fuarthas amach go méid suntasach de fullerenes sa súiche, atá déanta ar leictreoidí graphite i díluchtú stua. Riamh Níos luaithe an bhfíric go simplí le feiceáil arís.

Nuair táirgeadh na fullerenes faoi choinníollacha saotharlainne, móilíní carbóin agus thosaigh sé iad faoi deara in dúlra. I Karelia, fuair muid iad i samplaí shungites, an India agus na Stáit Aontaithe - i furulgitah. Chomh maith leis sin móilíní carbóin go leor agus go minic i meteorites agus dríodar ag bun, a bhfuil nach lú ná seasca a cúig milliún bliain. Ar an Domhain Is féidir fullerenes íon a chumadh as lightning agus a dhó an gháis nádúrtha. samplaí aeir glacadh le linn na Meánmhara, tá staidéar déanta i 2011, agus fuarthas amach go bhfuil na samplaí a tógadh - ó Istanbul go Barcelona - tá fullerene. Airíonna fisiceacha na substainte a chur faoi deara an foirmiú spontáineach. Chomh maith leis sin méideanna ollmhóra air le fáil sa spás - agus sa staid ghásach, agus i bhfoirm sholadach.

sintéis

An chéad turgnaimh ar leithlis de fullerenes tharla trí gala comhdhlúite arb iad na graphite, fuarthas thig ó ionradaíocht ionradaíochta léasair na samplaí graifíte soladach. Á bhainistiú a fháil ach rianta de fullerenes. Ach amháin i 1990 ag poitigéirí d'fhorbair Huffman, Lamb agus Kretschmer modh nua táirgthe fullerenes i gcainníochtaí gram. Ba é a i leictreoidí graphite dhó ag stua leictreach in atmaisféar héiliam agus faoi bhrú íseal. An bhfuil an creimeadh an anóid agus na ballaí seomra chuma a súiche fullerenes ina bhfuil.

Thairis sin, súiche thuaslagadh in tolúéin nó beinséin, agus dá bharr chuig réiteach is sheas gram íon móilíní C ₇₀ agus C _60. Cóimheas - 1: 3. Ina theannta sin, ar réiteach déanta suas de trom agus dhá fullerenes ord faoin gcéad níos airde. Anois, bhí sé éasca: roghnú na paraiméadair is fearr is féidir chun evaporating - comhdhéanamh an atmaisféir, brú, trastomhas leictreoid, atá ann faoi láthair agus mar sin de, a bhaint amach an toradh is mó de fullerenes. Bhí siad suas go dtí thart ar dhá faoin gcéad de an t-ábhar anóid iarbhír. Sin é an fáth go bhfuil fullerenes chomh costasach.

táirgeadh

Bhí gach iarrachtaí chun eolaithe turgnamhach ar dtús i vain: iad na modhanna táirgiúla agus níos saoire na fullerenes tháirgeadh. Ní raibh an lasair a dhó hidreacarbón nó shintéis cheimiceach nár éirigh leo. Tá Modh stua leictreach a bhí an chuid is mó táirgiúla, is féidir leat a fháil faoi cheann graim den fullerenes in aghaidh na huaire. Tá an chuideachta Mitsubishi forbartha ag modh de mhonarú dhóchán hidreacarbóin, ach nach bhfuil siad fullerenes íon - go bhfuil iontu móilíní ocsaigine. Agus go dtí seo tá sé soiléir an meicníocht chruthú na substainte seo, mar go bhfuil na próisis stua an-éagobhsaí ó thaobh teirmidinimice de, agus tá sé an-láidir inhibits bhreithniú ar an teoiric. Níl ach fianaise irrefutable a bhailíonn adaimh charbóin fullerene aonair, i.e. C ₂ blúirí. Mar sin féin, nach bhfuil an pictiúr soiléir ar an foirmiú na substainte seo curtha le chéile.

Is é an costas ard fullerene, ní hamháin táirgeacht íseal nuair a dhóitear. Leithlisiú, íonú, scaradh fullerenes na maiseanna difriúla soot - go léir na próisis casta go leor. Go háirithe bhaineann sé dheighilt an meascán isteach codáin móilíneach ar leith, atá i seilbh crómatagrafaíocht cholúin leachta agus brú ard. Ag an gcéim dheireanach na n-iarmhar tuaslagóir a bhaint as an fullerene soladach cheana. Ar an sampla choimeádtar faoi bhfolús dinimiciúil ag teocht de suas le dhá chéad go leith céim. Ach is é an buntáiste gur le linn fhorbairt na fullerene C ₆₀ agus é a fháil i gcainníochtaí macrascópach Tá cheimic orgánach cheana éis fás brainse neamhspleách - an cheimic na fullerenes, atá tar éis éirí thar a bheith coitianta.

sochar

díorthaigh fullerene úsáidtear i réimsí éagsúla na teicneolaíochta. Scragaill agus criostail fullerene - leathsheoltóra a bhfuil photoconductivity faoi ionradaíochta optúil. Criostail C _60, más rud é adamh dópáilte miotal alcaileach, aistriú go dtí staid na superconductivity. tá réitigh fullerene airíonna optúla nonlinear, agus dá bhrí sin is féidir iad a úsáid mar bhunús comhlaí optúla atá riachtanach le haghaidh cosaint ón radaíocht dian. Chomh maith leis sin fullerene úsáid mar chatalaíoch le haghaidh sintéis Diamond. Fullerenes a úsáidtear go forleathan i mbitheolaíocht agus leigheas. Fostaíonn sé trí airí de na móilíní: chinneadh membranotropnyh lipophilicity, elektronodefitsit ag tabhairt idirghníomhaíocht cumas le fréamhacha saor in aisce, ach freisin ar an gcumas a aistriú móilín ocsaigine traidisiúnta ina stát corraithe féin agus dul ar an singléid ocsaigin.

Substaintí imoibríoch den sórt sin ionsaí bithmhóilíní: aigéid núicléacha, próitéiní, lipidí. speicis ocsaigin imoibríoch a úsáidtear i teiripe Photodynamic le haghaidh cóireála ailse. Is é an othair fola a tugadh isteach photosensitizers, ag giniúint speicis ocsaigin imoibríoch - i ndáiríre fullerenes nó díorthaigh díobh sin. Tá an sreabhadh fola i an meall níos laige ná mar a sna fíocháin sláintiúil, agus mar gheall ar charnadh photosensitizers ann, agus tar éis an t-ordachán ionradaíochta an mhóilín excited ag ghiniúint speicis ocsaigin imoibríoch. cealla ailse ag fulaingt apoptosis, agus tá an meall scriosta. Chomh maith leis sin - tá fullerenes airíonna antioxidant agus gaiste speicis ocsaigin imoibríoch.

Lowers fullerene gníomhaíocht integrase VEID, le próitéin atá freagrach as an comhtháthú an víreas isteach sa DNA trí idirghníomhú leis trí athrú a crutha agus ag baint leis na raiceáil an fheidhm is mó. Tá cuid de na díorthaigh fullerene idirghníomhú go díreach le DNA agus bac ar restiktaz gníomh.

Níos mó faoi leigheas

Sa bhliain 2007, thosaigh na fullerenes intuaslagtha in uisce a bheidh le húsáid chun iad a ithe gníomhairí antiallergic. Rinneadh staidéir ar fhuil dhaonna nó cealla daonna a bhí faoi lé díorthaigh fullerene - C60 (glan) x agus C60 (OH) x. I turgnaimh ar orgánaigh bheo - lucha - bhí na torthaí dearfacha.

Cheana féin, substaint a úsáidtear mar veicteoir seachadta drugaí, mar gheall ar penetrates an t-uisce ina bhfuil fullerenes (cuimhne hydrophobicity C ₆₀₎ go bhfuil an membrane cille an-éasca. Mar shampla, erythropoietin - iontráil hormone duáin go díreach isteach i sruth na fola, is díghrádaithe i méid suntasach, agus má tá sé in úsáid mar aon leis fullerenes, na méaduithe tiúchan níos mó ná dhá oiread, mar faigheann sé isteach sa chill.