巴克敏斯特富勒烯和巴克球-定义,发现,结构,生产,性能和应用

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发现

结构

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属性

应用程序

定义

巴基球(Buckyballs)的定义是“仅由偶数个碳原子组成的化合物,由十二个五元环和其余六元环组成一个笼状的熔合环多环体系。”典型的例子是C60富勒烯,其中的原子和键描绘了一个截断的二十面体。这个术语已经扩展到包括任何完全由三配位碳原子组成的封闭笼状结构。”

发现

巴克敏斯特富勒烯是由苏塞克斯大学的哈里·克罗托爵士、莱斯大学的理查德·斯莫利和鲍勃·科尔在1985年的一个联合研究项目中发现的。他们的发现使他们获得了1996年的诺贝尔奖。

这个偶然的发现是在实验中发生的,实验涉及到一个簇束,该簇束使用激光在氦的大气中蒸发石墨棒,从而产生碳等离子体。这项研究的目的是鉴定未知的星际物质。这些实验的质谱证据表明,碳分子中含有C60原子正在形成,最可能的形状是球形。

1989年,Krätschmer, Fostiropoulos和Huffman的作品后来产生了C60在惰性气体中使碳棒电弧。据我所知,生产效率比使用簇束产生的要高得多。他们的发现被红外和紫外测量所证实

该结构以建筑师理查德·巴克敏斯特·富勒(Richard Buckminster Fuller)的网格状圆顶结构命名,它与C的结构相似60巴克敏斯特富勒烯结构。这些相同的结构也被称为巴基球或富勒烯。

巴克敏斯特富勒烯是碳的第三个同素异形体,其次是石墨和金刚石。

自从巴基球被发现以来,它就成为了一个热门的研究话题,甚至衍生出了自己的化学分支。1993年,专门研究富勒烯的《富勒烯科学与技术》杂志问世。欧洲杯线上买球

结构

基本的C60结构由60个碳原子连接在一起形成一个中空的笼状结构。该结构由32个面组成,其中20个是六边形,12个是五边形。没有两个五边形共享一个顶点。类似的结构也被用于制造足球,特别是阿迪达斯(Adidas)提供的、在1970年和1974年世界杯上使用的Telstar。

它们与具有圆柱形结构的碳纳米管或巴克管密切相关。

其他类似的结构也被发现含有超过60个碳原子。一些更受欢迎的包括C70和C76尽管许多碳原子的数量少至28个,多至600个。

生产

尽管富勒烯已经在蜡烛烟灰等看似简单的物质中被发现,但生产富勒烯最常见的技术是在两个碳电极之间建立电弧。在这种情况下,电弧的能量通过使碳从表面断裂而消散。碳在惰性大气中冷却,形成巴基球。然而,这种技术是不可扩展的,不能生产商业数量。

第一个商业化生产技术是1990年使用石墨电极的Kratschmer-Huffman电弧放电技术。这种技术主要产生C60和C70但可以改造成更大的富勒烯。

不久之后,1991年,由杰克霍华德领导的麻省理工学院研究小组在1991年报告了另一种基于1的技术生成燃烧合成过程。

属性

C60分子非常稳定,能够承受高温和高压。该结构的暴露表面能够与其他物质反应,同时保持球形几何。

中空结构也能够捕获其他较小的物种,例如氦,同时不与富勒烯分子反应。事实上,大多数鸭绿珠的内部是如此宽敞,它们可以从周期表中加入任何元素。

巴基球不会粘在一起。但它们确实通过范德华力粘在一起。

通过掺杂富勒烯,它们可以具有电绝缘性、导电性、半导体甚至超导性。

应用程序

富勒烯的一些潜在应用包括:

超导体

润滑剂

由于它们的高反应性催化剂

药物输送系统,药物和靶向癌症治疗。

由于C60中几乎每个碳原子都能在不破坏巴基球结构的情况下吸收一个氢原子,因此储氢比金属氢化物更有效。这可能导致燃料电池的应用。

光学设备

化学传感器

太阳能光电板

聚合物电子,如有机场效应晶体管(OFETS)

抗氧化剂

聚合物添加剂

化妆品,在那里他们“拖把”自由基。

金刚石,富勒烯被用作前体来生产金刚石薄膜

第一作者:AZoM.com

注释

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