August 1, 2018
Đầu những năm 2000, tính chất hóa học và vật lý của fullerene là một chủ đề nóng trong lĩnh vực nghiên cứu và phát triển. Khoa học phổ biến đã thảo luận về việc sử dụng fullerene (graphene) trong áo giáp . [41] Vào tháng 4 năm 2003, fullerene đang được nghiên cứu để sử dụng thuốc tiềm năng : gắn kết kháng sinh đặc hiệu với cấu trúc để nhắm vào vi khuẩn kháng thuốc và thậm chí nhắm vào một số tế bào ung thư như u ác tính . Tạp chí Hóa học & Sinh học tháng 10 năm 2005 có một bài báo mô tả việc sử dụng fullerene như các tác nhân kháng khuẩn được kích hoạt bằng ánh sáng. [42]
Trong lĩnh vực công nghệ nano , khả năng chịu nhiệt và siêu dẫn là một số thuộc tính được nghiên cứu nhiều hơn.
Một phương pháp phổ biến được sử dụng để sản xuất fullerene là gửi một dòng điện lớn giữa hai điện cực graphite gần đó trong một bầu không khí trơ . Kết quả của hồ quang plasma carbon giữa các điện cực nguội đi thành dư lượng sooty mà từ đó có thể phân lập được nhiều fullerene.
Có rất nhiều tính toán đã được thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp lượng tử ab-initio được áp dụng cho fullerene. Bằng phương pháp DFT và TD-DFT, ta có thể thu được phổ IR , Raman và UV . Kết quả tính toán như vậy có thể được so sánh với kết quả thử nghiệm.
Các nhà nghiên cứu đã có thể tăng khả năng phản ứng của fullerene bằng cách gắn các nhóm hoạt động vào bề mặt của chúng. Buckminsterfullerene không biểu hiện " siêu sắc ": có nghĩa là, các electron trong các vành lục giác không tiêu điểm hóa toàn bộ phân tử.
Một fullerene hình cầu của các nguyên tử cacbon n có n electron liên kết pi , tự do để tiêu điểm hóa. Chúng nên cố gắng phân tâm trên toàn bộ phân tử. Cơ học lượng tử của sự sắp xếp như vậy phải giống như một vỏ chỉ của cấu trúc cơ học lượng tử nổi tiếng của một nguyên tử duy nhất, với một lớp vỏ đầy ổn định cho n = 2, 8, 18, 32, 50, 72, 98, 128, vv; tức là hai lần một số vuông hoàn hảo; nhưng chuỗi này không bao gồm 60. Quy tắc 2 ( N + 1) 2 này (với số nguyên N ) đối với tính chất thơm hình cầu là sự tương tự ba chiều của quy tắc của Hückel . Cation 10+ sẽ thỏa mãn quy tắc này và phải thơm. Điều này đã được chứng minh là trường hợp sử dụng mô hình hóa học lượng tử , cho thấy sự tồn tại của các dòng cầu từ trường mạnh trong cation. [43]
Kết quả là, C 60 trong nước có xu hướng nhận thêm hai electron và trở thành anion . Các n C 60 được mô tả dưới đây có thể là kết quả của C 60 cố gắng tạo thành một liên kết kim loại lỏng lẻo.
Fulleren là ổn định, nhưng không hoàn toàn không phản ứng. Các nguyên tử cacbon 2-không bão hòa, mà ở mức năng lượng tối thiểu của chúng trong graphite phẳng, phải được uốn cong để tạo thành quả cầu hoặc ống kín, tạo ra biến dạng góc . Phản ứng đặc trưng của fullerene là bổ sung electrophilic ở 6,6 đôi liên kết, làm giảm biến dạng góc bằng cách thay đổi nguyên tử cacbon 2-không bị xoắn thành những hạt không xoắn 3 . Sự thay đổi trong quỹ đạo lai tạo ra các góc liên kết giảm từ khoảng 120 ° ở các obitan sp 2 xuống còn 109,5 ° ở các obitan sp 3 . Sự giảm góc trái phiếu này cho phép các liên kết uốn cong ít hơn khi đóng cầu hoặc ống, và do đó, phân tử trở nên ổn định hơn.
Các nguyên tử khác có thể bị mắc kẹt bên trong fullerene để tạo thành các hợp chất bao gồm được gọi là fullerenes endohedral . Một ví dụ khác thường là fullerene hình quả trứng Tb 3 N @ C 84 , vi phạm quy tắc ngũ giác riêng biệt. [44] Bằng chứng gần đây về tác động của thiên thạch vào cuối thời kỳ Permian được tìm thấy bằng cách phân tích các loại khí quý hiếm được bảo quản. [45] Metallofullerene dựa trên cơ sở tiêm chủng bằng cách sử dụng quy trình thép rhonditic đang bắt đầu sản xuất như là một trong những sử dụng thương mại đầu tiên của buckyball.
Quy trình sản xuất Fullerene bao gồm năm quy trình phụ sau đây: (i) tổng hợp fullerene hoặc bồ hóng chứa fullerene; (ii) khai thác; (iii) tách (thanh lọc) cho mỗi phân tử fullerene, tạo ra các fullerene nguyên chất như C 60 ; (iv) tổng hợp các dẫn xuất (chủ yếu là sử dụng các kỹ thuật tổng hợp hữu cơ); (v) xử lý hậu kỳ khác như phân tán thành ma trận. Hai phương pháp tổng hợp được sử dụng trong thực tế là phương pháp vòng cung và phương pháp đốt. Sau này, được phát hiện tại Viện Công nghệ Massachusetts , được ưa thích cho sản xuất công nghiệp quy mô lớn. [57] [58]
Fullerenes đã được sử dụng rộng rãi cho một số ứng dụng y sinh bao gồm thiết kế các chất tương phản MRI hiệu suất cao , các chất tương phản hình ảnh tia X, liệu pháp quang động và phân phối thuốc và gen, được tóm tắt trong một số đánh giá toàn diện.
Công nghệ Hoàng gia và " Trường Khoa học Vật liệu & Kỹ thuật Đại học Thượng Hải " đã được hợp tác với nhau
và phát triển máy phủ PVD cho nhiều ứng dụng hơn R & D.
Với phương pháp bay hơi quy nạp để gửi màng mỏng trong môi trường chân không cao trên sản phẩm.
