Φουλερένιο

Δομή του φουλερένιου C₅₄₀

Τα φουλερένια είναι μια αλλοτροπική μορφή άνθρακα (όπως το διαμάντι, ο γραφίτης ή οι νανοσωλήνες άνθρακα). Είναι μια μοριακή μορφή καθαρού άνθρακα που σχηματίζουν κοίλα κλειστά δίκτυα σε σχήμα σφαιρικό ή μαξιλαριού. Ο πιο εξέχων εκπρόσωπος, το «μπακμινστερφουλερένιο» (C₆₀) έχει σχήμα ποδοσφαίρου.

Τα φουλερένια ανακαλύφθηκαν το 1985 από τους Harold Kroto, Rick Smalley, Robert Curl (Βραβείο Νόμπελ Χημείας 1996) και τους συνεργάτες τους σε φάσματα μάζας ατμών άνθρακα. Πέντε χρόνια αργότερα, ο φυσικός Κωνσταντίνος Φωστηρόπουλος^[1] κατάφερε να συνθέσει φουλερένια σε κλίμακα γραμμαρίων.^[2][3][4] Η σειρά των φουλερενίων περιλαμβάνει αυτά με 70, 76 και 84 έως και εκατοντάδες άτομα άνθρακα. Το C₇₀, το δεύτερο σε αφθονία φουλερένιο, έχει το σχήμα αμερικανικής μπάλας ποδοσφαίρου.

Δομή

Κρύσταλλοι φουλερενίων που έχουν αναπτυχθεί από διάλυμα βενζολίου. Έχουν αναγνωριστεί διάφορες εξαγωνικες μορφές (λεπτές πλάκες, στερεές ράβδοι και αστέρια) με διάμετρο μερικών δεκάδων μικρών. (Φωστηρόπουλος 1990)

Η διάμετρος ενός φουλερένιου κυμαίνεται μεταξύ 0,7 ρκαι 1,5 nm. Αν και μεγάλα μόρια όσον αφορά τις διαστάσεις, τα φουλερένια παραμένουν συγκριτικά με τα οργανικά μόρια αρκετά μικρά. Είναι γενικά σταθερά μόρια και απαιτούν θερμοκρασίες της τάξεως των 1000 ^oC και άνω για να διασπαστούν οι δεσμοί μεταξύ των ανθράκων οι οποίοι τα αποτελούν. Η επιφάνειά τους αποτελείται από πενταμελείς και εξαμελείς δακτυλίους άνθρακα. Οι πρώτοι δίνουν την απαραίτητη θετική καμπυλότητα προκειμένου να πάρει σφαιρική μορφή το μόριο: αρκούν το πολύ 12 πενταμελείς δακτύλιοι για αυτό το σκοπό. Η θέση των πενταμελών δακτυλίων έχει ιδιαίτερη σημασία για τη σταθερότητα του μορίου. Όταν πενταμελείς δακτύλιοι συνορεύουν, έχουμε ασταθές μόριο. Σταθεροποίηση ασταθών φουλερενίων μπορούμε να επιτύχουμε με άτομα της ΙΑ ομάδας του περιοδικού πίνακα να σχηματίζουν δεσμούς με τους άνθρακες του μορίου. Τέλος, για μεγάλο αριθμό ατόμων C το φουλερένιο τείνει να αποκτήσει μηδενική καμπυλότητα κατά τη διαδρομή όπου ενώνει 2 οποιουσδήποτε πενταμελείς δακτυλίους.

Χρήσεις

Χαρακτηριστική είναι η χρήση των φουλερενίων στη Φαρμακευτική επιστήμη, καθώς συνδέονται με φάρμακα σε συστήματα μεταφοράς και λειτουργούν ως υποκαταστάτες.

Τα φουλερένια έχουν σημαντική υδροφοβικότητα, όπως άλλα μόρια που χρησιμοποιούνται ως μεταφορείς στο περιβάλλον των κυττάρων.

Παραπομπές

1. Konstantinos Fostiropoulos
2. Robert F. Curl and Richard E. Smalley, "Fullerenes", Scientific American, October 1991
3. Journal of BGRCI, page 14:"Fostiropoulos... konnte schließlich erstmals einige Gramm reines Fulleren herstellen." Αρχειοθετήθηκε 2023-03-01 στο Wayback Machine.
4. "Dusty Objects in the Universe, September 1989, Capri, Italy", conference proceedings, page 89-93, "Search for the UV and IR spectra of C60 in laboratory-produced carbon dust"

Πηγές

• Χρήστος Β.Χρηστίδης: «Φουλερένια», Περισκόπιο της Επιστήμης, Ιανουάριος 1997, σελ. 79

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Πολυμέσα σχετικά με το θέμα Fullerene στο Wikimedia Commons
• Ιδιότητες του φουλερενίου C₆₀ Αρχειοθετήθηκε 2021-01-16 στο Wayback Machine.
• Εισαγωγή στους φουλερίτες
• «Giant Fullerenes», μικρό κλιπ για τα γιγάντια φουλερένια
• Βελτιστοποιημένες δομές πολλών φουλερενίων και ισομερών