border=0

Fullerenes

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>

Fullerenes binne molekulêre ferbiningen dy't hearre fan 'e klasse allotropyske foarmen fan karbon en fertsjintwurdige konvex sletten polyhedra, besteande út in even tal tri-koördinearre koalstofatomen.

De namme fan dizze ferbiningen is ferplichte oan de yngenieur en ûntwerper Richard Buckminster Fuller, dy't syn geoadike struktueren op dit prinsipe bouwe. Yn earste ynstânsje wie dizze klasse fan ferbiningen allinich mar beheind ta struktueren dy't allinich pentagonaal en hexagonale gesichten opnimme. Foar it bestean fan sokke in sletten polyhedron, dy't neamd binne fan n hoeken dy't allinich fiif- en hexagonale gesichten foarmje, neffens Euler's teorem foar polyhedra, mei de jildigens fan 'e gelikensens | n | - | | e | + | f | = 2 (dêr't | n |, | e | en | f | respektivelik, it tal witen, rânen en gesichten), de needsaaklike steat is de oanwêzigens fan krekt 12 pentagonale gesichten en n / 2 - 10 hexagonale gesichten.

Typen fan fullerenes: C60, C540

De skiednis fan 'e ûntdekking fan fullerenes

Yn 1985 ûndersocht in groep ûndersikers - Robert Curl, Harold Kroto, Richard Smalley, Heath en O'Brien - ûndersocht de massenspektra fan graphite-dampen, krigen troch laserbestriding fan in fêste echte samling en fûnen peaks mei in maksimum amplituden dy't oerienkomt mei klusters besteande út 60 en 70 atomen koper. Se suggerearje dat dizze peaks reagearje op C60- en C70-molekulen en hypoteze dat de C60-molekûle de foarm fan in truncated icosahedron hat. Foar it C70 molekule is in struktuer mei in mear >

It moat fêststeld wurde dat de ûntdekking fan fullerenes in eigen foarskiednis hat: de mooglikheid fan har bestean waard yn 1971 yn Japan praten en de teoretyske grûnwet yn 1973 yn 'e UdSSR. Foar de ûntdekking fan fullerenes Kroto, Smalley en Curl yn 1996 krige de Nobelpriis foar de Chemistry. De iennichste manier om folslein op it momint te krijen is har keunstmjittige synteze. Yn 'e rin fan' e jierren binne dizze kombinaasjes yntinsyf yn laboratoires yn ferskillende lannen studearre, besocht de betingsten foar har formaasje, struktuer, eigenskippen, en mooglike gebieten fan tapassing te fêstigjen. It is benammen fêststeld dat folsleineren yn in signifikant bedrach yn rôt binne yn in bôge-ûntlizzing op grafytelektroden ynrjochte - se waarden gewoan net earder opnommen.

Struktureel eigenskippen fan fullerenes

Yn fullerene molekulen binne karbonaatoms lizzend oan de hoeken fan reguliere hexagons en pentagons dy't it oerflak fan in sphere of ellipsoid meitsje. De meast symmetryske en folslein studearre fertsjintwurdiger fan 'e fullerene famylje is de fullerene C60, wêrby't koalstofatomen in ôfkoartisearre icosahedron besteane út 20 hexagons en 12 pentagons en as in fuotbalbal. Omdat elke katoene atom fan fullerene C60 tagelyk oan twa hexagons en ien pentoan is, wurde alle atomen yn С60 lykweardige, dy't befestige wurdt troch it kearnmagnetyske resonânsje-spektrum (NMR) fan it 13T isotop - dat befettet mar ien line.

De folgjende meast foarkommende is fullerene C70, dy't ferskynt fan fullerene C60 troch it ynstellen fan in gurte fan 10 katoene atomen yn 'e ekatoriale regio fan C60, mei it resultaat dat de C70 molekule is lingte en liket in rugbybal yn syn foarm.

De saneamde hegere folsleineen dy't in grutter oantal karbonaatoms (oant 400) befetsje binne foarmje yn folle lytsere mjittingen en hawwe faak in frij komplekse isomere komposysje. Under de meast studearre hegere folsleiners kinne Cn, n = 74, 76, 78, 80, 82 en 84 ûnderskiede wurde.

Synteze fan fullerenes

De earste folsleineen waarden isolearre fan kondensearre graphite-ferdoaren dy't troch laserbestriding fan fêste graphite-samples krigen waarden. Yn feite wienen se spoaren fan mate. De folgjende wichtige stap is yn 1990 makke troch V. Kretchmer, Lamb, D. Huffman, en oaren, dy't in metoade ûntwikkele hawwe om gram-quantiten fan fullerenes te krijen troch it bouwen fan graphite-electroden yn in elektrysk bôge yn in helium-sfear by leechdringen. Yn it proses fan ferrassing fan 'e anode op' e muorren fan 'e keamer fêstige rôt mei in oantal folsleineen. Hjirtroch wie it mooglik om de optimale parameter te kiezen foar elektroedekomponinten (druk, atmosferinsje, kompleet, aktueel, elektroodendurchmeter) wêryn de heechste rendeming fan fullerenes berikt is, it fertsjinjen fan 3-12% fan it anode materiaal, dat úteinlik de hege kosten foar fullerenes bepaalt.

Op it stuit binne alle besiken fan eksperiminten te finen en goeder te finen hoe't it krijen fan grammfollen fan fullerenes (brânende kohorkarotten yn in flamme, gemyske simszjes, ensfh.) Joech net ta sukses, en de "arc" -method bleaune de produktyf foar in >

It meganisme fan 'e folsleine formaasje yn' e bôge is noch net dúdlik, om't de prosedueres yn 'e bôgebrânregion thermodynamysk ynstabyl binne, wat har teoretyske konsideraasje tige komplete. Ferkeardich koe it allinne fêststelle dat de fulleren is útdield út yndividuele karbonaatoms.

De relatyf folle ferheging fan it totale oantal ynstallaasjes foar de produksje fan fullerenes en de konstante wurksumheden foar ferbettering fan de metoaden foar har reiniging liede ta in signifikant fermindering fan 'e kosten fan C60 oer de ôfrûne 17 jier - fan $ 10.000 oant $ 10-15 per gram, dy't it oan' e rigel fan har eigentlike yndustryke gebrûk bringe.

Physical properties and applied value of fullerenes

Condensearre systemen besteande út fullerene molekulen wurde folslein neamd. It meast studearre systeem fan dizze soarte is de C60 kristall, minder is it systeem fan kristalline C70. Untjouwing fan hegere fereneren kristallen wurdt beweegd troch de kompleksiteit fan har tarieding. De molekulen wurde hâlden yn 'e kristall troch krêften van der Waals, foar in grut part determinaasje fan de makroskopyske eigenskippen fan fêste C60.

Op kamertemperatur hat de C60-kristallus in fassinearjend kubike (fcc) -griis mei in konstante 1.415 nm, mar as de temperatuer fermindert, komt in earste oarder fazeútgong (Tcr ≈ 260 K) en de C60-kristalle feroaret syn struktuer oan in ienfâldige kubike ien (lattice konstante 1.411 nm).

Netlinear optyske eigenskippen fan fullerenes

Fullerenen hawwe net-lineêre optyske eigenskippen. Troch de hege symmetry fan 'e molekule C60 kin de generaasje fan' e twadde harmonij allinich wêze as asymmetrie ynfierd wurdt yn it systeem, bygelyks troch in eksterne elektryske fjild. Fanút in praktyske punt, in attraktyf hege snelheid (~ 250 ps), dy't bepaald is it lûken fan 'e twadde harmonygeneraasje. Dêrnjonken kin fullerenes C60 ek in tredde harmony generearje.

In oare wierskynlik gebiet fan gebrûk foar fullerenes en, yn it foarste plak, is C60 optyske lûken . De mooglikheid om dit materiaal te brûken foar in wellen>

Fullerene as materiaal foar semi-fêst technyk

De molekulêre kristall fan fullerene is in semi-fjoertuorre mei in bandlid fan ~ 1,5 eV en har eigenskippen binne op ferskate manieren fergelykber mei de eigenskippen fan oare halbleksen. Dêrtroch hat in tal ûndersiken behannele mei it brûken fan fullerenes as in nij materiaal foar tradisjonele applikaasjes yn elektroanika: in diody, in transistor, in fotozell, ensfh. Hjir, har foardiel yn ferliking mei tradisjoneel silisyk is de koart photoresponse tiid (ienheden ns). De wichtichste neidiel is lykwols it effekt fan soerstof op 'e konduktiviteit fan fullerene films en dêrom ûntstie it ferlet fan beskermende pleatsen. Yn dit gefal is it in protte promoasje om it fullerene molekul as in unôfhinklike nanoskalige apparaat te brûken en, benammen as ferbettering fan elemint.

Under oare interessante applikaasjes moatte batterijen en elektryske batterijen opnommen wurde, dêr't folsleinere oanfieders op ien of oare manier brûkt wurde. De basis fan dizze batterijen binne lithiumkathoden dy't ynterkaliële folsleineen hawwe. Fullerenes kinne ek brûkt wurde as tafoegings foar de produksje fan keunstmjittige diamanten troch de metoade fan hege druk. Tagelyk nimt de útfier fan diamanten nei ≈ 30%. Fullerenes kinne ek brûkt wurde yn apotheek om nije medisinen te meitsjen. Boppedat binne fullerenes brûkt as tafoegings yn fjoer-ferfearende linen. Troch de ynfiering fan fullerenes wurdt de farine ûnder ynfloed fan temperatuer ûnder in fjûr útwreide, in lege dichte foamkoekje wurdt foarme, wêrtroch ferskate kearen de waarmte ferheget oan de krityske temperatuer fan de struktueren dy't beskerme wurde. Ek fullerenes en har ûnderskate chemike derivaten wurde brûkt yn kombinaasje mei polyconjugearre semi-fêstpolymers foar it meitsjen fan sinne-sellen.

<== foarige artikel | Folgjende artikel ==>





Sjoch ek:

Effekt fan plasmon-exciton-ynteraksje

Ynkapulearre opfetters wurde ynderven

Apparat en prinsipe fan operaasje fan SAW-converters

SAW Resonators

Human sensory systems

Acoustic-optyske systemen mei feedbacks:

Untwerpfunksjes en wichtichste eigenskippen fan mikroelektromechanyske apparaten 3.1 3.1 MEMS technology

Meissner-effekt en har praktyske tapassing

Potentiometer analysator

Ynformaasje ferwurkjen yn wikseljende kearnen en leitpaden fan it sensorsysteem. Laterich brekke.

De fysike grûnslach fan de oprjochting fan mikro-en nano-elektro-mechanyske systemen (MEMS)

Senseare wittenskip

Quantum-oszillator basearre op elektromechanikaal resonator

Return to Table of Contents: Physical Phenomena

Views: 3126

11.45.9.61 © edudocs.fun is net de auteur fan de materialen dy't ynbrocht binne. Mar leveret de mooglikheid fan fergees gebrûk. Is der in fertsjinwurdiging fan 'e autoriteit? Skriuw ús | Feedback .