Fullerenes. Lịch sử phát minh và sản xuất

Thư viện kỹ thuật miễn phí

LỊCH SỬ CÔNG NGHỆ, CÔNG NGHỆ, ĐỐI TƯỢNG QUA CHÚNG TÔI
Thư viện miễn phí / Cẩm nang / Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta

Fullerenes. Lịch sử phát minh và sản xuất

Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta

Cẩm nang / Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta

Bình luận bài viết

Fullerene, buckyball hoặc buckyball là một hợp chất phân tử thuộc nhóm các dạng carbon đẳng hướng và đại diện cho các khối đa diện khép kín lồi bao gồm một số nguyên tử carbon ba phối trí chẵn. Fullerenes được đặt tên theo kỹ sư và kiến trúc sư Richard Buckminster Fuller, người có cấu trúc trắc địa được xây dựng trên nguyên tắc này. Ban đầu, loại khớp này chỉ giới hạn ở các cấu trúc chỉ bao gồm các mặt ngũ giác và lục giác.

Fullerenes
Fullerene С60

Chất cứng nhất trong tự nhiên là kim cương. Hợp chất cacbon này có mạng tinh thể ở dạng tứ diện - một hình chóp có bốn mặt tam giác bằng nhau. Các ngọn của nó được hình thành bởi bốn nguyên tử cacbon. Hình tam giác là một hình rất cứng, nó có thể bị vỡ, nhưng nó không thể bị biến dạng hoặc bị nghiền nát. Đó là lý do tại sao độ bền của kim cương rất cao.

Trong tự nhiên, tinh thể được biết đến với một mạng tinh thể không bao gồm các nguyên tử mà là các phân tử. Nếu các phân tử đủ lớn và liên kết giữa chúng bền chặt thì mạng tinh thể cực kỳ bền. Fulleren đáp ứng đầy đủ các điều kiện này: có đường kính lớn hơn 0,5 nm, chúng kết hợp thành một tinh thể với các tế bào nhỏ hơn 1,5 nm.

Như thường lệ, việc phát hiện ra fullerenes không phải là kết quả của một cuộc tìm kiếm có mục tiêu. Hướng làm việc chính trong phòng thí nghiệm của R. Smalley tại Đại học Rice (Texas), nơi có phát hiện vào những năm 1980 liên quan đến việc nghiên cứu cấu trúc của các cụm kim loại. Kỹ thuật của các nghiên cứu này dựa trên việc đo khối phổ của các hạt được hình thành do tác động mạnh của bức xạ laser trên bề mặt của vật liệu được nghiên cứu.

Fullerenes
Sơ đồ lắp đặt để thu được fullerene: 1 - điện cực than chì; 2 - thanh cái bằng đồng được làm mát; 3 - vỏ đồng, 4 - lò xo

“Vào tháng 1985 năm XNUMX, nhà vật lý thiên văn nổi tiếng G. Kroto đã đến phòng thí nghiệm của Smalley,” Alexander Valentinovich Yeletky viết trên Tạp chí Giáo dục Soros, “người đã nghiên cứu vấn đề xác định quang phổ của bức xạ hồng ngoại do một số cụm sao phát ra. Một trong những điều có thể Các giải pháp cho vấn đề này đã tồn tại đủ lâu trong vật lý thiên văn, có thể được liên kết với các cụm carbon, như bạn đã biết, tạo thành cơ sở của các cụm giữa các vì sao. thu được kết luận về cấu trúc có thể có của chúng từ phổ khối lượng của các cụm cacbon.

Kết quả của các thí nghiệm đã dẫn đến tình trạng sốc của những người tham gia. Trong khi đối với hầu hết các cụm được nghiên cứu trước đây, các giá trị điển hình của các số ma thuật là 13, 19, 55, v.v., tùy thuộc vào sự sắp xếp lẫn nhau của các nguyên tử, các đỉnh được phát âm rõ ràng với số nguyên tử là 60 và 70 được quan sát thấy trong phổ khối lượng của các cụm cacbon. Tính nhất quán duy nhất Đặc điểm này của các cụm cacbon được giải thích bằng giả thuyết rằng các nguyên tử cacbon tạo thành cấu trúc hình cầu và hình cầu khép kín ổn định, sau này được gọi là fulleren.

Giả thuyết này, sau đó được xác nhận bởi các nghiên cứu chi tiết hơn, về cơ bản đã hình thành cơ sở cho việc phát hiện ra fulleren. Công bố về những quan sát đầu tiên của fullerenes đã được gửi đến tạp chí "Nature" 20 ngày sau khi Kroto đến Texas. Trong bài báo này, ngoài giả thiết về dạng hình cầu của fulleren, còn có ý kiến về khả năng tồn tại của phân tử fullerene nội tiếp, tức là các phân tử có chứa một hoặc nhiều nguyên tử của nguyên tố khác. Nghiên cứu sâu hơn đã xác nhận giả định này.

Khoảng cách giữa các phân tử trong các tinh thể như vậy nhỏ hơn khoảng cách giữa các nguyên tử trong mạng tinh thể kim cương. Ngoài ra, trong cả hai loại tế bào này đều có một fullerene "đặc biệt" tương tác với phần còn lại thông qua 12-16 liên kết giữa các phân tử rất ngắn và mạnh. Tất cả những điều này quyết định độ cứng phi thường của fullerit tinh thể: nó cao hơn độ cứng của kim cương từ hai đến ba lần.

Đối với việc phát hiện ra fullerenes, G. Kroto, R. Smalley và R. Curl đã được trao giải Nobel Hóa học.

Sự bùng nổ thực sự trong nghiên cứu fullerene bắt đầu vào năm 1990. Điều này xảy ra sau khi nhà vật lý thiên văn người Đức W. Kretschmer và nhà nghiên cứu người Mỹ D. Huffman đã phát triển một công nghệ thu được fulleren với số lượng đủ lớn. Công nghệ này dựa trên sự nguyên tử hóa nhiệt của một hồ quang điện với các điện cực graphit và sau đó chiết xuất fulleren từ các sản phẩm nguyên tử hóa bằng cách sử dụng các dung môi hữu cơ, chẳng hạn như benzen, toluen.

Công nghệ mới đã cho phép nhiều phòng thí nghiệm khoa học nghiên cứu fulleren không chỉ ở dạng phân tử mà còn ở trạng thái tinh thể. Kết quả là, những khám phá mới đã được thực hiện. Vì vậy, vào năm 1991, các nhà khoa học Mỹ đã phát hiện ra tính siêu dẫn của tinh thể fullerene pha tạp các nguyên tử kim loại kiềm, với nhiệt độ tới hạn từ 18 đến 40 độ Kelvin, tùy thuộc vào loại kim loại kiềm. Và cho đến ngày nay, nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực fullerenes là một trong những lĩnh vực ưu tiên của khoa học và công nghệ thế giới. Sự phổ biến như vậy gắn liền với các đặc tính hóa lý tuyệt vời của fulleren, mở ra khả năng sử dụng chúng trong thực tế.

Phân tử Fulleren có độ âm điện lớn. Chúng có thể gắn tới sáu electron tự do vào chính chúng. Điều này làm cho fullerenes chất oxy hóa mạnh. Chúng có thể tạo thành nhiều hợp chất hóa học mới với những đặc tính thú vị mới. Các hợp chất hóa học của fulleren bao gồm các vòng cacbon sáu cạnh với các liên kết đơn và đôi. Vì vậy, chúng có thể được coi là một chất tương tự ba chiều của các hợp chất thơm. Tinh thể Fullerene là chất bán dẫn có độ rộng vùng cấm là 1-2 eV. Chúng thể hiện hiện tượng quang dẫn khi được chiếu bằng ánh sáng khả kiến.

Ezersky viết: “Phạm vi ứng dụng công nghệ có thể có của fulleren là rất lớn. khả năng chống mài mòn của các bộ phận và cụm lắp ráp. Các khả năng khác cho các ứng dụng hàng loạt của fulleren cũng đang được phát triển tích cực. Liên quan, đặc biệt, với việc tạo ra một loại pin sạc mới, không giống như pin gốc lithium được sử dụng truyền thống, không phải phá hủy các điện cực.

Vấn đề sử dụng fullerenes trong y học và dược học đáng được quan tâm đặc biệt. Một trong những khó khăn chính cản trở một giải pháp thành công cho vấn đề này là liên quan đến việc tạo ra các hợp chất fullerene không độc, hòa tan trong nước có thể được đưa vào cơ thể con người và đưa máu đến cơ quan chịu tác động điều trị. Ý tưởng tạo ra các loại thuốc chống ung thư dựa trên các hợp chất fullerene tan trong nước (phân tử fullerene có chứa một hoặc nhiều nguyên tử của một nguyên tố) với các đồng vị phóng xạ nhúng bên trong cấu trúc fullerene được thảo luận rộng rãi trong các tài liệu. Việc đưa một loại thuốc như vậy vào mô sẽ giúp nó có thể tác động có chọn lọc đến các tế bào bị ảnh hưởng bởi khối u, ngăn chặn sự sinh sản tiếp theo của chúng. "

Tác giả: Musskiy S.A.

Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta:

▪ nhà máy nhiệt hạch

▪ Chai nhựa

▪ nhà máy thủy điện

Xem các bài viết khác razdela Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng 15.04.2024

Trong thế giới công nghệ hiện đại, nơi khoảng cách ngày càng trở nên phổ biến, việc duy trì sự kết nối và cảm giác gần gũi là điều quan trọng. Những phát triển gần đây về da nhân tạo của các nhà khoa học Đức từ Đại học Saarland đại diện cho một kỷ nguyên mới trong tương tác ảo. Các nhà nghiên cứu Đức từ Đại học Saarland đã phát triển những tấm màng siêu mỏng có thể truyền cảm giác chạm vào từ xa. Công nghệ tiên tiến này mang đến những cơ hội mới cho giao tiếp ảo, đặc biệt đối với những người đang ở xa người thân. Các màng siêu mỏng do các nhà nghiên cứu phát triển, chỉ dày 50 micromet, có thể được tích hợp vào vật liệu dệt và được mặc như lớp da thứ hai. Những tấm phim này hoạt động như những cảm biến nhận biết tín hiệu xúc giác từ bố hoặc mẹ và đóng vai trò là cơ cấu truyền động truyền những chuyển động này đến em bé. Việc cha mẹ chạm vào vải sẽ kích hoạt các cảm biến phản ứng với áp lực và làm biến dạng màng siêu mỏng. Cái này ... >>

Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global 15.04.2024

Chăm sóc thú cưng thường có thể là một thách thức, đặc biệt là khi bạn phải giữ nhà cửa sạch sẽ. Một giải pháp thú vị mới từ công ty khởi nghiệp Petgugu Global đã được trình bày, giải pháp này sẽ giúp cuộc sống của những người nuôi mèo trở nên dễ dàng hơn và giúp họ giữ cho ngôi nhà của mình hoàn toàn sạch sẽ và ngăn nắp. Startup Petgugu Global đã trình làng một loại bồn cầu độc đáo dành cho mèo có thể tự động xả phân, giữ cho ngôi nhà của bạn luôn sạch sẽ và trong lành. Thiết bị cải tiến này được trang bị nhiều cảm biến thông minh khác nhau để theo dõi hoạt động đi vệ sinh của thú cưng và kích hoạt để tự động làm sạch sau khi sử dụng. Thiết bị kết nối với hệ thống thoát nước và đảm bảo loại bỏ chất thải hiệu quả mà không cần sự can thiệp của chủ sở hữu. Ngoài ra, bồn cầu có dung lượng lưu trữ lớn có thể xả nước, lý tưởng cho các hộ gia đình có nhiều mèo. Bát vệ sinh cho mèo Petgugu được thiết kế để sử dụng với chất độn chuồng hòa tan trong nước và cung cấp nhiều lựa chọn bổ sung. ... >>

Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm 14.04.2024

Định kiến phụ nữ thích “trai hư” đã phổ biến từ lâu. Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây được thực hiện bởi các nhà khoa học Anh từ Đại học Monash đã đưa ra một góc nhìn mới về vấn đề này. Họ xem xét cách phụ nữ phản ứng trước trách nhiệm tinh thần và sự sẵn sàng giúp đỡ người khác của nam giới. Những phát hiện của nghiên cứu có thể thay đổi sự hiểu biết của chúng ta về điều gì khiến đàn ông hấp dẫn phụ nữ. Một nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học từ Đại học Monash dẫn đến những phát hiện mới về sức hấp dẫn của đàn ông đối với phụ nữ. Trong thí nghiệm, phụ nữ được cho xem những bức ảnh của đàn ông với những câu chuyện ngắn gọn về hành vi của họ trong nhiều tình huống khác nhau, bao gồm cả phản ứng của họ khi gặp một người đàn ông vô gia cư. Một số người đàn ông phớt lờ người đàn ông vô gia cư, trong khi những người khác giúp đỡ anh ta, chẳng hạn như mua đồ ăn cho anh ta. Một nghiên cứu cho thấy những người đàn ông thể hiện sự đồng cảm và tử tế sẽ hấp dẫn phụ nữ hơn so với những người đàn ông thể hiện sự đồng cảm và tử tế. ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

Graphene giúp đi vào não 17.01.2017

Bộ não con người là một hệ thống cực kỳ phức tạp và độc đáo, và có rất nhiều phương pháp để nghiên cứu nó. Chúng ta có thể đánh giá các quá trình thông tin trong não bằng những thay đổi trong các điểm tiếp xúc giữa các dây thần kinh - khớp thần kinh, hoặc bằng những thay đổi trong tuần hoàn máu - các khu vực làm việc đòi hỏi nhiều chất dinh dưỡng và oxy hơn; và nghiên cứu về bộ não con người, về bản chất, được thu gọn vào việc quan sát hai loại hoạt động này, được biểu hiện để đáp ứng với các kích thích khác nhau.

Thông thường, đối với các nghiên cứu sinh lý thần kinh, các dãy vi điện cực đặc biệt (có nghĩa là, nhiều điện cực được lắp đặt trên một ma trận chung) được cấy vào não để có thể phát hiện tín hiệu điện ở nhiều nơi cùng một lúc. Tùy thuộc vào thí nghiệm, những ma trận như vậy được cấy vào bề mặt của não hoặc sâu vào nó.

Ma trận của vi điện cực thường có một số nhược điểm: tiếp xúc không trong suốt, độ trong suốt hạn chế của vật liệu nói chung và độ truyền qua không đồng nhất đối với các bước sóng khác nhau. Chúng thường được làm bằng vật liệu cứng và tương thích sinh học, mà não phản ứng với tình trạng viêm. Tốt nhất, các ma trận phải trong suốt trên một phạm vi rộng để các tế bào thần kinh có thể được kích thích bằng ánh sáng có tần số khác nhau, từ màu xanh lam (được sử dụng trong di truyền quang học) đến quang phổ hồng ngoại (được sử dụng trong kính hiển vi huỳnh quang hai photon), linh hoạt và tương thích sinh học. Nó cũng mong muốn rằng chúng đủ mỏng - với độ trong suốt thích hợp, điều này cho phép tối ưu hóa việc thu thập thông tin quang học.

Đối với điện cực thần kinh ma trận, thường sử dụng các vật liệu như oxit titan khảm titan (ITO) hoặc zirconi. Chúng truyền lần lượt 80% và 60% ánh sáng, nhưng thông lượng phụ thuộc nhiều vào bước sóng, điều này gây khó khăn cho việc kết hợp một số phương pháp sử dụng các bước sóng ánh sáng khác nhau để phát hiện tín hiệu phản ứng hoặc kích thích thần kinh.

Các nhà vật lý và khoa học thần kinh Mỹ đã phát triển ma trận vi điện cực mới dựa trên graphene. Graphene là một tinh thể hình tổ ong của các nguyên tử carbon, dày một hoặc nhiều nguyên tử - trên thực tế, nó là một tinh thể hai chiều. Nếu chúng ta tạo ra nhiều lớp graphene trong một chồng, thì chúng ta sẽ nhận được graphite, được mọi người biết đến.

Graphene rất linh hoạt, đồng thời rất bền đối với độ dày của nó. Nó cũng có độ trong suốt khoảng 90% trong quang phổ từ tia cực tím đến tia hồng ngoại, và là chất dẫn dòng điện tuyệt vời. Rõ ràng là tại sao nhiều nhà nghiên cứu đang tích cực nghiên cứu graphene và khả năng sử dụng nó để tạo ra các điện cực mỏng và linh hoạt.

Các nhà khoa học thần kinh đặt nhiều hy vọng vào phát minh của họ: họ tin tưởng rằng nó có thể được điều chỉnh cho nhiều nghiên cứu khác nhau về nghiên cứu hoạt động của não, cũng như để tạo ra các bộ phận cấy ghép. Ngoài ra, một loạt các vi điện cực như vậy cũng rất hữu ích trong các thí nghiệm về nuôi cấy tế bào, trong đó nó rất quan trọng để theo dõi sự phát triển của tế bào.

Tin tức thú vị khác:

▪ Sự lựa chọn nghề nghiệp - theo gen

▪ Trái tim của những ca sĩ hát đồng điệu

▪ Xe Volvo tự lái trên đường Thụy Điển

▪ Nấm mốc là chìa khóa để tìm ra sự sống ngoài Trái đất

▪ Bộ nguồn Dark Power 12

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần của trang web Ứng dụng vi mạch. Lựa chọn các bài viết

▪ bài viết Horus sinh ra một con chuột. biểu thức phổ biến

▪ bài viết Nhạc pop là gì? đáp án chi tiết

▪ Bài viết Quy tắc ứng xử trong băng, khi tuyết, băng và băng rơi từ mái nhà. Hướng dẫn tiêu chuẩn về bảo hộ lao động

▪ bài viết Cả hội đồng quản trị và trường hợp. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Hoa nở nơi khuyết áo. bí mật tập trung

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web