August 1, 2018
Na początku 2000 roku chemiczne i fizyczne właściwości fulerenów były gorącym tematem w dziedzinie badań i rozwoju. Popular Science omawia możliwe zastosowania fulerenów (grafenu) w zbroi . [41] W kwietniu 2003 r. Fulereny były badane pod kątem potencjalnego zastosowania medycznego : wiążą ze sobą specyficzne antybiotyki , aby zwalczać oporne bakterie, a nawet celują w niektóre komórki nowotworowe , takie jak czerniak . W październikowym wydaniu czasopisma Chemistry & Biology znalazł się artykuł opisujący zastosowanie fulerenów jako lekoaktywnych środków przeciwdrobnoustrojowych . [42]
W dziedzinie nanotechnologii odporność na ciepło i nadprzewodnictwo należą do bardziej zbadanych właściwości.
Typową metodą stosowaną do produkcji fulerenów jest wysyłanie dużego prądu pomiędzy dwiema pobliskimi elektrodami grafitowymi w atmosferze obojętnej . Powstały łuk plazmy węglowej pomiędzy elektrodami chłodzi się do pozostałości sadzy, z której można wyizolować wiele fulerenów.
Przeprowadzono wiele obliczeń za pomocą metod kwantowych ab-initio zastosowanych do fulerenów. Metodami DFT i TD-DFT można uzyskać widma IR , Ramana i UV . Wyniki takich obliczeń można porównać z wynikami eksperymentalnymi.
Badacze byli w stanie zwiększyć reaktywność fulerenów poprzez przyłączenie aktywnych grup do ich powierzchni. Buckminsterfullerene nie wykazuje " superaromatyczności ": to znaczy, że elektrony w pierścieniach heksagonalnych nie przenoszą się na całą cząsteczkę.
Sferyczne fuleren o n atomach węgla ma elektrony wiążące n pi , wolne do delokalizacji. Powinny one spróbować przenieść na całą cząsteczkę. Mechanika kwantowa takiego układu powinna być jak tylko jedna powłoka dobrze znanej struktury kwantowej pojedynczego atomu, ze stabilną wypełnioną powłoką dla n = 2, 8, 18, 32, 50, 72, 98, 128, itp.; tj. dwa razy lepszy numer kwadratu ; ale ta seria nie obejmuje 60. Ta reguła 2 ( N + 1) 2 (z liczbą całkowitą N ) dla sferycznej aromatyczności jest trójwymiarowym analogiem reguły Hückela . Kation 10+ spełniałby tę zasadę i powinien być aromatyczny. Wykazano, że ma to miejsce w przypadku modelowania chemicznego kwantowego , które wykazało istnienie silnych prądów sfery diamagnetycznej w kationie. [43]
W rezultacie C60 w wodzie ma tendencję do zbierania dwóch kolejnych elektronów i staje się anionem . N C 60 opisany poniżej może być wynikiem C 60, który próbuje utworzyć luźne wiązanie metaliczne .
Fulereny są stabilne, ale nie całkowicie niereaktywne. Sp2 -hybrydyzowane atomy węgla, które mają minimalną energię w graficie planarnym, muszą być wygięte, aby utworzyć zamkniętą kulę lub rurę, co powoduje naprężenie kątowe . Charakterystyczną reakcją fulerenów jest addycja elektrofilowa przy 6,6-podwójnych wiązaniach, co zmniejsza odkształcenie kątowe poprzez zmianę sp2 -hybrydyzowanych atomów węgla w sp3-hybrydyzowane. Zmiana w zhybrydyzowanych orbitach powoduje zmniejszenie kątów wiązania z około 120 ° w orbitaliach sp2 do około 109,5 ° w orbitaliach sp3. Ten spadek kątów wiązania pozwala na mniejsze zginanie wiązań podczas zamykania kuli lub rurki, a zatem cząsteczka staje się bardziej stabilna.
Inne atomy mogą być uwięzione wewnątrz fulerenów tworząc związki wtrąceń znane jako endohedralne fulereny . Niezwykłym przykładem jest fulenowa fuleren Tb 3 N @ C 84 , która narusza izolowaną zasadę pentagonu. [44] Ostatnie dowody na wpływ meteorytu pod koniec okresu permu zostały znalezione poprzez analizę tak zachowanych gazów szlachetnych . [45] Wszczepiane na bazie metaloftullenu za pomocą procesu ze stali rhonditic rozpoczynają produkcję jako jedno z pierwszych komercyjnych zastosowań buckyballs.
Procesy wytwarzania fulerenów obejmują następujące pięć podprocesów: (i) syntezę fulerenów lub sadzy zawierającej fulleren; (ii) ekstrakcja; (iii) oddzielenie (oczyszczanie) dla każdej cząsteczki fulerenu, uzyskując czyste fulereny, takie jak C60 ; (iv) synteza pochodnych (głównie za pomocą technik syntezy organicznej); (v) inne przetwarzanie końcowe, takie jak dyspersja w matrycy. Dwie metody syntezy stosowane w praktyce to metoda łukowa i metoda spalania. Ten ostatni, odkryty w Massachusetts Institute of Technology , jest preferowany do produkcji przemysłowej na dużą skalę. [57] [58]
Fulereny są szeroko stosowane w wielu zastosowaniach biomedycznych, w tym w projektowaniu wysokosprawnych środków kontrastowych MRI, środków kontrastowych do obrazowania rentgenowskiego, terapii fotodynamicznej oraz dostarczaniu leków i genów, podsumowanych w kilku wyczerpujących recenzjach.
Royal Technology i " School of Material Science & Engineering Shanghai University " zostały połączone w jedną całość
i opracował maszynę do powlekania PVD dla większej liczby zastosowań R & D.
Z metodą indukcyjnego odparowywania, aby osadzić cienką warstwę w środowisku o wysokiej próżni na produktach.
