Fullerene - kini yi? -Ini ati awọn ohun elo ti fullerenes

Molikula allotropic fọọmu ti erogba tabi awọn oniwe-iyipada, fullerene, - a gun ila C _{n (n>} 20) atomiki iṣupọ, eyi ti o ti wa ni pipade rubutu ti polyhedra itumọ ti ti erogba awọn ọta ati nini a pentagonal tabi hexagonal oju (nibi nibẹ ni o wa gan toje imukuro). Erogba awọn ọta ni unsubstituted fullerenes maa lati wa ni sp ² -Hybrid ipinle pẹlu kan itoju nọmba ti 3. Bayi ni akoso a ti iyipo conjugate unsaturated eto gẹgẹ valence mnu yii.

gbogbo apejuwe

Awọn julọ thermodynamically idurosinsin labẹ deede ipo fọọmu ti erogba - lẹẹdi, eyi ti o wulẹ bi a akopọ o fee ti a ti sopọ pẹlu kọọkan miiran Graphene sheets: a alapin latissi, wa ninu ti awọn hexagonal ẹyin, ni ibi ti giga julọ - erogba awọn ọta. Kọọkan ti wọn ni nkan ṣe pẹlu mẹta adugbo awọn ọta, ati awọn kẹrin valence itanna fọọmu kan pi-eto. Nítorí náà, fullerene - o jẹ gbọgán yi molikula fọọmu, ie awọn aworan sp ² -Hybrid ipinle jẹ kedere. Ti a ba se agbekale ninu awọn Graphene dì onígun abawọn ṣẹlẹ fọọmu kan titi be. Fun apẹẹrẹ, iru abawọn ni o wa marun-membered oruka (pentagonal oju), gangan kanna, pẹlú pẹlu wọpọ hexagonal erogba kemistri.

Euler ká Theorem ipinlẹ wipe isejade ti a titi polyhedron pẹlu giga julọ trohkoordinirovannymi ṣee ṣe ti o ba ti a agbekale mejila pentagons, lai ti awọn nọmba ti hexagonal oju. Nibi, awọn kere iwọn ti a fullerene - ni formally C ₂₀ dodecahedron. Sibẹsibẹ ìsépo iru ẹya, nini kan kekere nọmba ti erogba awọn ọta ni ga, ati nitorina to Sp ² -Hybrid ipinle jẹ ko gan ọjo, niwon erogba prefers ipele itoju. Ti o ni idi awọn kere ninu awọn oniwe-funfun fọọmu gba fullerene - ni C _60, nini awọn be ti a truncated deede icosahedron. Ni o hexagonal oju ti wa ni niya lati kọọkan miiran gbogbo awọn pentagonal. Fullerene Kemistri ipe yi o daju awọn ti ya sọtọ Pentagon ofin, ati awọn ti o jẹ koko ọrọ si a gan wiwọle fullerene.

agbekalẹ

Gidrantirovanny ti tọka si C ₆₀ fullerene (C ₆₀ HyFn). Eleyi ti o tọ hydrophilic supramolecular eka, eyi ti oriširiši ti ọkan moleku ti awọn fullerene C ₆₀ ni akọkọ ikarahun hydrant ati ogun mẹrin omi ohun ti. Eleyi ni awọn fullerene ti agbekalẹ - C ₆₀ (H ₂ Eyin) _24. O oriširiši ogun hexagons ati mejila pentagons, lẹsẹ resembling a bọọlu afẹsẹgba rogodo. Siwaju si, a nọmba kan ti fullerene C ₇₀ awọn afikun bi agbedemeji ẹya, eyi ti yoo jẹ gbogbo awọn pentagons wa ni ti ya sọtọ, ko ni tẹlẹ. Niwon C ₇₈ fullerene be laaye lati ma kiyesi orisirisi idurosinsin isomers ti kọọkan erogba egungun. Oṣeeṣe o jẹ ṣee ṣe pe o wa fullerenes pẹlu awọn ọta ti eyikeyi ani nọmba, "ti o ga fullerenes".

Igbaradi ti fullerenes nipa aaki waye diẹ igba tabi itanna-tan ina re si ọna ati nipa ina lesa evaporation ti lẹẹdi ni a ategun iliomu bugbamu. Soot, eyi ti o condenses lori dada ti awọn riakito, ti wa ni mu ni refluxing benzene, toluene, xylene tabi awọn miiran Organic olomi. Awọn ojutu ti wa ni evaporated, lara a dudu condensate, mẹwa to meedogun ninu ogorun wa ninu ti awọn C ₇₀ ati C ₆₀ fullerenes bi daradara bi gidigidi kekere oye ti o ga fullerenes.

Awọn ipin laarin o yatọ si furellenami le yatọ, ti o da lori awọn kolaginni sile, sugbon ojo melo ₆₀ C j'oba, o jẹ orisirisi igba tobi. Ninu awọn julọ ga C _78, C ₇₆ ati C _84. Ni gbogbo aworan nibẹ ni a idinku ninu awọn ti o yẹ ti fullerene kolaginni ti gbogbo awọn ọja. Eleyi jẹ nitori, julọ seese, pẹlu kan kekere iṣeeṣe ti Nto tobi ẹya ti kekere awọn iṣupọ lakoko evaporated.

Omi ti o ni awọn fullerenes

Awọn wọpọ ati extensively iwadi ni C _60, ibi ti moleku ti awọn nkan gangan ni ogun-mẹrin omi ohun ti. Eleyi fullerene moleku ni kan to ga isedogba, ni ibi ti gbogbo awọn ọta wa ni deede. Awọn oniwe-iyipo fọọmù ni ijinna lati aarin ti awọn atomiki iwo si nipa 0,36 nm ati ki o kan rediosi ti nipa 0,5 nm. O awọn fọọmu kan molikula gara ninu eyi ti ohun ti o wa ni oju-ti dojukọ onigun latissi, mẹta-Layer densest ti iyipo packing. Ni ga otutu, ₆₀ C sublimes lai lara kan omi bibajẹ egbe yi. Ti o dara ju ti gbogbo awọn ti o ti wa ni tituka ninu awọn ti oorun didun oludoti ti awọn iru ti erogba disulfide olomi, ati pola - Elo buru. An elongated ellipsoidal apẹrẹ ₇₀ C, bi daradara bi ga fullerenes ni o ni ara-ini gidigidi iru si C _60.

Ati ni awọn aaye ti kemistri ti won wa ni Elo siwaju sii oninurere ki o si fun gbogbo anfaani lati gba won o yatọ si kilasi ti awọn itọsẹ: Metallofullerenes, heterofullerene. Ebi ti awọn ọja ni oro gbogbo ekzoendralnogo (outer-) asopọ, nitori kọọkan erogba atomu - wa lenu Aaye. Wọnyi li awọn-ini ti fullerenes. Wọn ti wa ni darapo nipa ṣiṣẹda titun awọn ọja, halogen awọn ọta ati hydrogen, Organic awọn ti ipilẹṣẹ, abase ani waye le šẹlẹ. Bayi gba polima ohun elo ti o ni awọn fullerenes Multigrade yellow. ₆₀ K C parapo to ogoji-mẹjọ substituents lai run awọn erogba egungun. Bayi, fun apẹẹrẹ, gba nipa C ₆₀ F _48, ati ọpọlọpọ awọn iru agbo ni a nlo, ninu eyiti awọn ipile ti wa ni fullerenes.

ohun elo

Fere fullerenes wa ni nife ninu patapata ti o yatọ agbegbe. Ni wiwo ti won ẹrọ itanna-ini le wa ni kà wọn ati awọn won awọn itọsẹ bi semiconductors. Fullerenes ni imurasilẹ fa UV Ìtọjú, won ni ga itanna-withdrawing agbara. Gbogbo awọn wọnyi-ini ṣe o ṣee ṣe lati waye wọn ni photovoltaic, photoelectric sensosi, oorun-agbara awọn ẹrọ ti awọn orisirisi molikula Electronics. Fullerenes ti wa ni nlo ni oogun bi antiviral ati antimicrobial òjíṣẹ, bi asoju ninu photodynamic ailera ati m. P.

Modern imo ero ti laaye jo mo ni kiakia lati mu awọn lapapọ nọmba ti sipo lati gba diẹ fullerenes ni o wa tun dara ati ki o siwaju sii daradara ṣiṣẹ ọna fun won itọju. Ti o ni idi awọn iye owo ti, fun apẹẹrẹ, C ₆₀ ti declined substantially lori awọn ti o ti kọja ewadun ati idaji (pẹlu ẹgbarun si mẹwa lati meedogun dọla fun giramu). Bayi a wa ni dojuko pẹlu kan ipo ibi ti fun gidi ise awọn ohun elo ati fullerenes ti kuna lati awọn eniyan. Won lilo ti wa ni dagba ati ki o dagba gbogbo ọjọ.

Fun alaye nipa šiši

Fullerenes ti a npè ni lẹhin ti awọn gbajumọ ayaworan ati ẹlẹrọ Richarda Bakminstera Fullera, ti o lori igba ti won be ti a se ni geodesic be. Ni akọkọ, yi kilasi ti agbo wa ni opin si awọn be, eyi ti o wa nikan ni mefa-ati ki o pentagonal oju. Ti o ba ti tiwqn ti awọn fullerene moleku ni afikun si erogba awọn ọta wa ni bayi orisirisi kemikali eroja, ati awọn ti wọn wa ni be laarin awọn erogba egungun, awon ti a npe ni endohedral fullerenes. Ti o ba ti awọn ọta ti awọn miiran eroja ti wa ni be ni ita ni fullerenes ti wa ni gba exohedrally. Orukọ wọn, yi molikula fọọmu je ko gan gun seyin - ni 1985, nigbati ẹgbẹ kan ti oluwadi ṣe airotẹlẹ Awari ti fullerene. Kekere, Kroto, Iṣupọ ati awọn miiran chemists iwadi lẹẹdi orisii ti a gba nipa lesa ablation (itanna) ri. ga ju won ri eyi ti ní a kundori titobi bamu si awọn iṣupọ ti awọn ọgọta ati ãdọrin erogba awọn ọta.

Ki a iṣiro awọn moleku C ₆₀ ati C _70, bi daradara bi awọn ilewq ti akọkọ moleku wa ni itumọ ti ninu awọn apẹrẹ ti a truncated icosahedron. O ti wa ni awọn wọpọ C ₆₀ ti a npè ni bakminsterfullerenom ati awọn iyokù ti awọn moleku - o kan fullerenes.

Sayensi-chemists ti wa ni daradara kan tó ni faaji ati ki o ranti Fuller, ti o kọ awọn ofurufu lori awọn ile bẹ - pentagons, hexagons bàta-, ti o ni ipile ti awọn be ti molikula skeletons ti Egba gbogbo awọn ti fullerenes. Sibẹsibẹ, yi ni - a fanimọra itan, ati ki o ko laisi ohun awon itan. Lori awọn seese ti awọn aye ti iru ohun ti itumo sẹyìn ti o ti kọ ninu Japan (1971), ati awọn tumq si igba ti a gba ati atejade ninu awọn USSR (1973). Sibe, o Kroto, Iṣupọ ati Small gba awọn Nobel Prize ni kemistri.

Iseda ati ọna ẹrọ

Igbaradi ti funfun fullerene jẹ ṣee ṣe nipa Oríkĕ kolaginni. Awọn wọnyi ni agbo tesiwaju intensively iwadi ni orisirisi awọn orilẹ-ede, eto ipo labẹ eyi ti wọn Ibiyi waye, ki o si ti wa ni ka fullerene be ati awọn won ini. An increasingly dagba aaye ti ohun elo. O ti ri pe a significant iye ti fullerenes o wa ninu awọn soot, eyi ti o ti akoso lori lẹẹdi amọna ni ohun aaki yosita. Sẹyìn yi o daju nìkan kò ri lẹẹkansi.

Nigbati awọn fullerenes won yi labẹ awọn ipo yàrá, erogba ohun ti o si bẹrẹ si ṣee wa-ri ni iseda. Ni Karelia, a ri wọn ni shungites ayẹwo, India ati awọn United States - ni furulgitah. Tun ọpọlọpọ awọn ati loorekoore erogba ohun ni meteorites ati gedegede ni isale, eyi ti o jẹ ko kere ju ọgọta-marun milionu years. On Earth funfun fullerenes le ti wa ni akoso manamana ati awọn ijona ti adayeba gaasi. Air ayẹwo ya lori Mediterranean, ti a ti iwadi ni 2011, ati awọn ti o ti ri pe gbogbo ayẹwo ya - lati Istanbul to Barcelona - nibẹ ni a fullerene. Ara-ini ti awọn nkan fa awọn lẹẹkọkan Ibiyi. Tun tobi oye ti o ti wa ni ri ni aaye - ati ni were to ipinle, ati ni a ri to fọọmu.

kolaginni

Ni igba akọkọ ti adanwo ti ipinya ti fullerenes lodo nipasẹ di kojosi ti lẹẹdi, eyi ti a gba nipa itanna ti lesa si itanna ti a ri to lẹẹdi ayẹwo. Isakoso lati gba nikan wa ti fullerenes. Nikan ni 1990, chemists Huffman, Ọdọ-Agutan ati Kretschmer ni idagbasoke titun kan ọna ti gbóògì ti fullerenes ni giramu titobi. O je ni sisun lẹẹdi amọna nipa ohun ina aaki ni ohun bugbamu ti ategun iliomu ati labẹ kekere titẹ. Ni awọn ogbara ti awọn anode ati awọn Iyẹwu Odi han lati soot ti o ni awọn fullerenes.

Siwaju si, soot ti wa ni tituka ni toluene tabi benzene, ati awọn Abajade ojutu si duro giramu funfun ohun ti C ₇₀ ati C _60. Ratio - 1: 3. Pẹlupẹlu, a ojutu agbajo ti eru ati meji ninu ogorun ti o ga ibere fullerenes. Bayi o rorun: yan awọn ti aipe sile fun evaporating - awọn tiwqn ti awọn bugbamu, titẹ, elekiturodu opin, ti isiyi ati bẹ bẹ, lati se aseyori awọn ti o pọju ikore ti fullerenes. Nwọn si wà soke si nipa mejila ogorun ti awọn gangan anode ohun elo. Ti o ni idi ki gbowolori fullerenes wa.

gbóògì

Gbogbo igbiyanju lati esiperimenta sayensi ni akọkọ wà ni asan: awọn productive ati ki o din owo ọna ti producing fullerenes wa. Bẹni awọn sisun ina ti hydrocarbons tabi kemikali kolaginni wà yanju. ina aaki ọna ti awọn julọ productive, faye gba o lati gba nipa ọkan giramu ti fullerenes fun wakati kan. Awọn ile-Mitsubishi ti ni idagbasoke a ọna ti ẹrọ ti ijona ti hydrocarbons, sugbon ti won wa ni ko funfun fullerenes - won ni atẹgun ohun ti. Ati ki jina o si maa wa koyewa awọn siseto Ibiyi ti yi nkan na, nitori awọn aaki lakọkọ ni o wa lalailopinpin riru lati kan thermodynamic ojuami ti wo, ati awọn ti o jẹ gidigidi strongly lọna ero ti yii. Nikan ipaniyan eri ti o gba ti olukuluku fullerene carbon awọn ọta, i.e. C ₂ ajẹkù. Sibẹsibẹ, awọn ti ko o aworan ti awọn Ibiyi ti yi nkan na ti ko ti akoso.

Ga iye owo ti fullerene ni ko nikan kekere Egbin ni nigba ti iná. Ipinya, ìwẹnu, Iyapa ti fullerenes ti o yatọ si ọpọ eniyan ti soot - gbogbo awọn wọnyi lakọkọ ni o wa oyimbo eka. Paapa ti o ifiyesi ya awọn adalu sinu lọtọ molikula ida, eyi ti o ti wa ni waye nipa omi iwe kiromatogirafi ati ki o ga titẹ. Ni awọn ti o kẹhin ipele ti epo iṣẹku wa ni kuro lati tẹlẹ ra fullerene. Fun yi ayẹwo ti wa ni pa labẹ ìmúdàgba igbale ni a otutu ti soke si meji din ãdọta iwọn. Ṣugbọn awọn anfani ni wipe nigba ti idagbasoke ti fullerene C ₆₀ ati ki o gba o ni macroscopic titobi tẹlẹ Organic kemistri ti po ominira eka - awọn kemistri ti fullerenes, eyi ti o ti di ti iyalẹnu gbajumo.

anfaani

Fullerene itọsẹ ti wa ni lo ni orisirisi aaye ti Bluetooth. Foils ati fullerene kirisita - semikondokito nini photoconductivity labẹ opitika si itanna. Kirisita C _60, ti o ba doped awọn ọta ti ipilẹ awọn irin, orilede lati ipinle kan ti superconductivity. fullerene solusan ni iwọn opitika-ini, ki o si nitorina le ṣee lo bi awọn igba ti opitika shutters ti o wa ni pataki fun aabo lati awọn intense Ìtọjú. Tun fullerene lo bi a ayase fun Diamond kolaginni. Fullerenes wa ni o gbajumo ni lilo ninu isedale ati oogun. O employs mẹta-ini ti awọn wọnyi ohun: ti npinnu membranotropnyh lipophilicity, elektronodefitsit fifun agbara ibaraenisepo pẹlu free awọn ti ipilẹṣẹ, sugbon o tun ni agbara lati gbe atẹgun moleku mora ara wọn yiya ipinle ati lati tan awọn atẹgun singlet.

Iru ifaseyin oludoti kolu biomolecules: nucleic acids, awọn ọlọjẹ, lipids. Ifaseyin atẹgun eya wa ni lo ninu photodynamic ailera fun akàn itoju. Alaisan ẹjẹ wa ni a ṣe photosensitizers, ti o npese ifaseyin atẹgun eya - kosi fullerenes tabi awọn itọsẹ rẹ. Ni sisan ẹjẹ ni tumo jẹ alailagbara ju ni ilera mẹta, ati nitori photosensitizers accumulate ni o, ati lẹhin awọn itanna itọsọna ti awọn moleku ti wa ni yiya nipa ti o npese ifaseyin atẹgun eya. akàn ẹyin ni iriri apopitosisi, ati awọn tumo ni run. Ni afikun si wipe - fullerenes ni ẹda ara-ini ati pakute ifaseyin atẹgun eya.

Fullerene lowers HIV integrase aṣayan iṣẹ-ṣiṣe, a amuaradagba ti o jẹ lodidi fun awọn Integration ti awọn kokoro sinu DNA nipa sere pelu pẹlu ti o nipa yiyipada awọn conformation ati depriving rẹ ti wrecking awọn ifilelẹ ti awọn iṣẹ. Diẹ ninu awọn ti fullerene itọsẹ nlo awọn taara pẹlu DNA ati dojuti awọn igbese restiktaz.

Diẹ ẹ sii nipa oogun

Ni 2007, awọn omi-tiotuka fullerenes bẹrẹ si wa ni lo fun njẹ wọn bi antiallergic òjíṣẹ. Studies won waiye lori eda eniyan ẹjẹ ati ẹyin ti o ti a ti han fullerene itọsẹ - C60 (net) x ati C60 (OH) x. Ni adanwo lori ngbe oganisimu - eku - awọn esi ti o wà rere.

Tẹlẹ, a nkan lo bi kan oògùn ifijiṣẹ fekito, nitori omi ti o ni awọn fullerenes (ÌRÁNTÍ hydrophobicity C ₆₀₎ abẹ cell awo jẹ gidigidi rorun. Fun apẹẹrẹ, erythropoietin - Àrùn homonu ti tẹ taara sinu ẹjẹ, jẹ degraded ni a significant iye, ati ti o ba ti a ti lo paapọ pẹlu fullerenes, awọn fojusi posi to siwaju sii ju ė, nitori ti o n ni sinu awọn sẹẹli.