Fullerenlər

Fulleren

Fulleren C₅₄₀

Fullerenlər və ya Buckminster fulleren (digər adı "Buckyballs") — 60 Karbon atomu ilə meydana gəlmiş bir molekuldur. Kürə, silindir vəya qəfəs şəkillərində olur. Spesifik molekul olaraq 12 beşbucaq və bir necə altıbucaqdan ibarət qəfəsə malikdir.

Tarixi

1973-cü ildə D.A. Boçvar və E.G. Halpern Rusiyada və bir qədər əvvəl isə Yaponiyada E. Osawa kvant kimyəvi hesablamalar əsasında şar şəkilli karbon molekullarının – karbododekahedron C20 və karbo-s-ikosahedron C60 mövcudluğunu təxmin etdilər. Həm də əvvəlcədən onların sabit və kimyəvi cəhətdən stabil olmaları söylənilmişdir. 1985-ci ildə N.V Kroto, R.F. Kerl, R.E. Smolli helium iştirakı və lazerin təsiri ilə 10000⁰C temperaturda qrafitin buxarlanmasından sonra bu cür şar şəkilli molekulların mövcudluğunu aşkar etmişdir. Karbon atomunun C₆₀ və C₇₀ molekulları ilk dəfə altı və beştərəfli geodezik qübbəni inşa edən amerikalı mühəndis və memarı Richard Bakminster Fullerenin (1895–1983) şərəfinə fullerenlər adlandırılmışdır. 1996-cı ildə N.V. Kroto, R. F. Kerl və R. E. Smolli fullerenlərin gələcək tədqiqatları üçün Nobel mükafatına layiq görülmüşlər. Fullerenlərin bir çox növü var və hal-hazırda C₆₀, C₇₀, C₈₀, C₂₄₀, C₅₄₀ və s. kimi adlanır. (indeks karbon atomlarının sayını göstərir ). Ən çox tanınan fülleren C₆₀-dır.

Fülleren nədir?

Karbonun allotropik formaları

Füllerene, nanometrinin üçdə bir hissəsi (milimetrenin milyonda bir hissəsi) olub nisbətən yaxınlarda aşkar edilmiş bir maddi hissəcikdir. Fulleren karbonun bir formasıdır. Uzun müddətdir ki, latın əlifbası ilə ifadə olunan karbon C qrafit və almaz kimi məlum olmuşdur. Kristal qəfəsdə karbon atomlarının yerləşdirilməsi ilə qrafit və almaz fərqlənir. 1967-ci ildə SSRİ Elmlər Akademiyasının Element-üzvi birləşmələri İnstitutunda karbonun üçüncü bir forması – xətti, çubuqlu formalı molekullarından ibarət olan karbin sintez ediimişdir. Altmış karbon atomundan ibarət fulleren futbol topu şəklindədir və buna görə də bəzi erkən yazarlar onu futbolin adlandırmışlar. 1990-cı ildə P. Kretçmer və D. Huffman helium mühiti və elektrik qövsündə qraflı elektrodların buxarlanmasından fullerenlərin əldə edilməsi üçün bir üsul təklif etmişlər. C60 və C70 molekullarından əlavə böyük kütləsi olan şara bənzər digər molekullar da alınır. Əlavə tədqiqatlar göstərmişdir ki, fullerenlər aromatik həlledicilər, məsələn benzol, toluol və ya ksilol ilə qatılaşdırılmış qrafitin buxarlanma məhsullarından ekstraksiya vasitəsilə ayrılır. Bundan əlavə, onları 450–600 °C temperaturda vakumda sublimasiya ilə ayırmaq olar. Tədqiqat üçün sadə üsullarla fullerenlərin əldə edilməsindən sonra "fulleren bumu" başlamışdır. Möhtəşəm xüsusiyyətləri ilə bağlı nəşrlərin axını sürətli şəkildə artmışdır. Bir çox ölkələrdə fullerenlərlə bağlı elmi və texniki proqramlar hazırlanmış və fullerenlər elmi qeyri-adi sürətlə inkişaf etmişdir. Hal-hazırda qərbdə mövcud olan fulleren və karbon nanomateriallarının istehsalı ilə məşğul olan ixtisaslaşdırılmış firmalar yaradılmışdır. Fullerinlərin tədqiqi və istehsalının təşkilinə sərf olunan vəsait tez bir zamanda maya dəyərini ödəyir. Təəssüf ki, Ukrayna – Kiyev, Xarkov və Donetskdə bu sahəyə maraği olan alimlərin ayrı-ayrı qrupları fullerenlərin nümunələrini öz ehtiyacları üçün ya xaricdən əldə etmək yaxud da onları sintez etmək məcburiyyətində qalırlar ki, belə fullrenlərin də keyfiyyəti təsdiq olunmamışdır.

Fiziki və kimyəvi xassələri

Fullerenlər qeyri-adı kimyəvi və fiziki xassələrə malikdirlər. Yüksək təzyiqdə C₆₀ çox bərk olur, lap almaz kimi. Fullerenlər maqnit və yüksəkkeçirici xassəyə malikdirlər. İlk dəfə fullerenləri qrafitin kondensləşmiş buxarından bərk qrafit nümünələrinin lazer şualanmasından almışlar. 1990-cı ildə B. Kretçmer, Lembon, D. Xaffman qrafit elektrodlarını qövs şəkillidə helium nitritində aşağı təzyiqdə qrafit elektrodlarının yandırılması ilə almışlar. Fullerenlər qeyri-düz optiki xassəyə malikdirlər.

İstifadə sahəsi

Fullerenlər texniki yarımkeçirici materiallar kimi, akkumulyatorlar və elektriki batareyalarda, farmakologiyada, yanğınaqarşı istifadə olunan , rənglərdə, günəş elementlərinin hazırlanmasında istifadə edilirlər.

Sulu məhlulu C₆₀HyFn

Yağlar üçün universal çoxfunksiyalı fulleren tərkibli aşqarlar

Yağlar üçün universal çoxfunksiyalı fulleren tərkibli aşqarlar- çox funksiyalı olmağına əsasən yağın tərkibində olan digər qatqı maddələrlə qarşılıqlı reaksiyaya girməyən və onların təsir mexanizmini zəiflətməyən, müxtəlif yağlara, o cümlədən mühərrik yağı, transmissiya, hidrogücləndirici mayelərə, sənaye və sürtkü yağlarına əlavə etmək üçün nəzərdə tutulmuş aşqarlardır.

Yeyilmə və sürtünməyə qarşı xassələri

Aşqar, yağda asanlıqla həll olan, qatılığı 82% -dən az olmayan C60- C84 fullerenlər qarışığından ibarətdir. Fulleren hissəcikləri tribokontakt zonasında sürtünmə səthində çökərək yağlayıcı qoruyucu təbəqə əmələ gətirirlər. Bu zaman sürtünmə səthinin kələ-kötürlüyünün fulleren hissəcikləri ilə doldurma prosesləri baş verir ki, bu da sürtünmə səthinin əla işlənməsi ilə nəticələnir . 100 nm-dək qalınlığa malik qoruyucu fulleren təbəqəsi sürtünmə qurğularının ömrünü 3–8 dəfə uzadaraq qəza vəziyyətinin baş verməsinin qarşısını alır, sürtünmə düyünlərinin yükləmə qabiliyyəti 2–3 dəfəyə qədər, sürtünmə düyünlərinə olan təzyiqin iş intervalını 2 dəfəyə qədər artırıraraq,sürtünən səthlərin yenidən işlənməsi müddətini azaldır .

Oksidləşməyə qarşı xassələri

Bundan əlavə, yağda fullerenlərin qismən həll olması termiki və oksidləşdirici parçalanma təhlükəsizliyini təmin edərək, yağların 400–500 °C-yə qədər istilik sabitliyini artırır. Fullerenlər yağın parçalanmış karbohidrogenlərinin birinci məhsulları ilə reaksiyaya girib, radikalları söndürərək yağın oksidləşməsini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır və yağın istismar müddətini 2 dəfə və ya daha çox uzadır.

Mənbə

• Елецкий А. В., Смирнов Б. М. Фуллерены и структуры углерода // Успехи физических наук. — 1995. — № 9.
• Борщевский А. Я., Иоффе И. Н., Сидоров Л. Н., Троянов С. И., Юровская М. А. Фуллерены // Нанометр, июнь 2007.
• Hirsch, A.; Brettreich, M. Fullerenes: Chemistry and Reactions; WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: Weinheim, 2005.
• Сидоров Л. Н., Иоффе И. Н. Эндоэдральные фуллерены // Соросовский образовательный журнал. — 2001. — Т. 7, № 8. — С. 30–36.
• Золотухин И. В. Фуллерит — новая форма углерода // Соросовский образовательный журнал. — 1996. — № 2. — С. 51–56.
• Блюменфельд Л. А., Тихонов А. Н. Электронный парамагнитный резонанс // Соросовский образовательный журнал. — 1997. — № 9. — С. 91–99.
• Вовна В. И. Фотоэлектронная спектроскопия молекул // Соросовский образовательный журнал. — 1999. — № 1. — С. 86–91.
• Порай-Кошиц М. А. Основы структурного анализа химических соединений. — М.: Высшая школа, 1982.
• Ведринский Р. В. EXAFS-спектроскопия — новый метод структурного анализа // Соросовский образовательный журнал. — 1996. — № 5. — С. 79–84.
• Воронков В. К. Ядерный магнитный резонанс // Соросовский образовательный журнал. — № 10. — С. 70–75.
• Юровская М. А. Методы получения производных фуллеренов // Соросовский образовательный журнал. — 2000. — Т. 6, № 5. — С. 26–30.
• Сидоров Л. Н., Макеев Ю. А. Химия фуллеренов // Соросовский образовательный журнал. — 2000. — № 5. — С. 21–25.
• Костиков Р. Р. Принципы органического синтеза // Соросовский образовательный журнал. 1999. № 1. С. 19–27.
• Тихонов А. Н. Спиновые метки // Соросовский образовательный журнал. — 1998. — № 1. — С. 8–15.
• Воронов В. К., Подоплелов А. В. Современная физика: Учебное пособие. — М.: КомКнига, 2005. — 512 с., 2005 г., ISBN 5-484-00058-0, тир. 5000 экз., Гл. 5. Атомная физика, п. 5.8. Эндоэдральные соединения, c. 287–289.
• Герасимов В. И. Изомеры фуллеренов // Физика и механика материалов. ISSN 1605–2730. Vol. 20, No 1. — P. 25–31.