Cấu trúc Hình dạng và chức năng của Fullereres

Xét luật euler, định lý gauss bonnet, và trong cấu trúc sp2 graphts mỗi cacsbon nguên tử được chia bởi 3 mặt và mỗi cạnh được chia bởi 2 mặt, ta có 2n4 +n5 –n7 -2n8 =12, nơi n4, n5, n7,

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM

Khoa Công Nghệ Vật Liệu

Bộ môn Công nghệ Vật liệu Mới

Niên khóa: 2011 - 2016

ĐỀ TÀI BÁO CÁO

Cấu trúc-Hình dạng-Chức năng của

Mục lục

1 Fullerenes và những cấu trúc khác: Sự đa dạng, hình dạng và chức năng ở trong những cấu

trúc nano cacbon kín 3

1.1 Hình dạng và đặc điểm cấu trúc của fullerenes 3

1.1.1 Cấu túc nano với 0, uốn cong dương và âm. 3

1.1.2 Fullerene cổ điển và phi cổ điển. 4

2 Phương pháp tổng hợp fullerence và đề xuất phương hướng phát triển 5

2.1 Tổng hợp Fullerence bằng phương háp bay hơi laze. 5

2.2 Tổng hợp Fullerence bằng phương pháp hồ quang điện 5

2.3 Tổng hợp fullerence bằng nhiệt phân. 6

2.4 Tổng hợp full được tạo từ ngọn lửa đốt trong. 6

2.5 Tổng hợp full dưới tia điện tử phát xạ bên trong kính hiển vi điện tử quét. 7

2.6 Tổng hợp full do tập trung dòng năng lượng mặt trời. 7

2.7 Cơ chế đề xuất để full hình thành và phát triển 7

3 Tính chất hóa lý của Fullerence 8

3.1 Cơ tính và chuyển pha bán dẫn full 8

3.2 Thuộc tính điện và siêu dẫn của Full. 9

3.3 Hóa hóa học của fullerene: 9

4 Các ứng dụng của fullerence và các cấu trúc khác .10

4.1 Fullerene và sức khỏe .10

4.2 Fullerene trong tế bào năng lượng mặt trời. 11

4.3 Nested Fullerenes: Carbon Onions. 12

4.4 Fullerene Peapods (ống chứa các vỏ cầu carbon)và fullerene Coalescence (các vỏ cầu kết hợp )…………14

4.5 Fullerene cao cấp. 17

4.6 Fullerene vô cơ (BN, MoS2, NbS2, vv) .18

4.7 Nanodiamond. 19

Kết luận 20

Tài liệu tham khảo 21

1 Fullerenes và những cấu trúc khác: Sự đa dạng, hình dạng và chức năng

ở trong những cấu trúc nano cacbon kín

1.1 Hình dạng và đặc điểm cấu trúc của fullerenes

Buckminsterfullerene: là một phân tử fullerene dạng cầu với 60 phân tử

Carbon

Buckminsterfullerene (C60), chỉ là một trường hợp trong đó cấu trúc nano có

đủ dộ uốn để tránh các liên kết kém bền vững và trở nên ổn định hơn Có những trường hợp khác như cacbon onion, onion dạng vô cơ của MoS2 và các ống nano cacbon Tuy nhiên, để hiểu rõ hơn vai trò của độ cong trong lớp vật liệu, chúng ta phải xem xét các hạn chế bằng tính toán Nó chỉ ra rằng chúng ta đang sống trong một không gian ba chiều, và tất cả các nguyên tử chúng ta biết hình thành các cấu trúc không gian đó( bỏ qua không gian và thời gian)

Do đó, mọi thứ đều tồn tại dưới dạng 3D.Có 3 dạng hình học cơ bản trong không gian:e clit, hình cầu, hipecpol.Vì vậy,tất cả vật chất trong không gian đều bị hạn chế về mặt hình thể Hình học phẳng(e-clit) là mọt trong những môn phổ biến nhất được dạy,đặc điểm của nó là “ phẳng”(bỏ qua độ cong của vật chất) Ví dụ, nếu chúng ta đo các góc bên trong tam giác, trên mặt phẳng, sẽ biết chính xác góc nội tiếp180o Tuy nhiên, nó không đúng với hai dạng hình học còn lại, nếu một tam giác được vẽ trên bề mặt của một quả cam, góc nội tiếp của nó sẽ hơn 180o và nếu làm tương tự trên yên ngựa hoặc rong biển các góc trong tam giác sẽ không bằng 180o Tất nhiên,đó là lý do ở các dạng hình khác nhau,phức tạp khác nhaumquan sát bằng hệ đồng phẳng(e-clit) là không đủ

Một đặc tính không gian 3 chiều là bề mặt ẩn bên trong chỉ hiện ra như một bặt phẳng(2 độ cong chính) Các sản phẩm của độ cong gọi là độ cong Gauss K và bình

thường được gọi là độ cong trung bình H =( c1 + c2)/2 Theo các dấu hiệu của độ cong Gauss chúng ta có thê xác định hình dạng mà mmootj điểm cụ thể trên một bề mặt Trong trường hợp eclit, cả hai hoặc một trong các độ cong chính là số không và do đó K=0 Trên

bề mặt của một khối cầu, tất cả các điểm có độ cong chính ứng với các điểm giống nhau,

và do đó độ cong Gauss luôn là thích hợp ở mọi nơi Trong hình hypec, các độ cong chính

có điểm khác nhau, và do đó sản phẩm luôn không thích hợp điều này có nghĩa là các điểm là điểm uốn, và đường cong theo chiều ngược nhau Trong tự nhiên, ít có sự khác nhau ở mức phức tạp, bao gồm các cấp độ nguyên tử, nó có thể xác định các đối tượng 0,

độ cong dương và âm

1.1.1 Cấu túc nano với 0, uốn cong dương và âm

Graphit là một tinh thể được hình thành bởi các nguyên tử cacbon tạo hình lục giác thuộc nhóm không gian P63/mmc Một lớp duy nhất của than chì gọi là graphen Trong graphen, độ cong chính là 0 Do đó thuộc hình học ơ clit Tuy nhiên, nếu trong một mảnh graphen, 12 vòng ngũ giác tất cả các điểm, do đó, các ống nano cacbon thuộc ơ clit

Để khẳg định, một tam giác được vẽ trên một tờ giấy có bên trng tương tự góc nếu tấm được cuộn tạo ống,giấy không thể bị biến dạng như cao su cấu trúc với hình hype đã được đề xuất theo sự tạo vòng cacsbon với hơn 6 nguyên tử cacsbon, heptagon, bát giác những sự sắp xếp tuần hoàn chia không gian thành 2 vùng tương phẳng và được gọi là schwarzites vinh danh toán học người đức, là người đầu tiên tìm điểm trái ngược sắp xếp

độ cong có thể tạo các bề mặt định kỳ với 0 độ bình thường ở khắp mọi noi Các nhà toán học đã xác định một bề mặt tối thiểu như một bề mặt bằng 0 có nghĩa là độ cong tại tất cả điểm Dó đó, bề mặt tối thiểu là bề mặt được hình thành cong đối xứng schawar là đại diện của bề mặt tối thiểu cấp nguyên tử Xét luật euler, định lý gauss bonnet, và trong cấu trúc sp2 graphts mỗi cacsbon nguên tử được chia bởi 3 mặt và mỗi cạnh được chia bởi 2 mặt, ta có 2n4 +n5 –n7 -2n8 =12, nơi n4, n5, n7, và n8 là số lượng các ô vuông, ngũ giác, heptagonal và vòng bát giác của cacbon trong các cấu trúc nano và g là các loại hoặc số cầm tay trong sự sắp xếp graphit một khôi cầu có loại 0, và một hình xuến có loại 1 Phương trình trên có thể được áp dụng cho graphit cấu trúc kin, dó là, chúng không thể hiện ranh giới, trong trường hơp của C60 và full cổ ddienr khác, có 12 ngũ giác( ko có hình vuông, ko có hepta và ko có hình bát giác nên g=0 , ccas loại giống như hình cầu Trong trường hợp Trong trường hợp của schwarzites vô hạn định kỳ loại cho mỗi khối gốc là lớn hơn hoặc bằng

1.1.2 Fullerene cổ điển và phi cổ điển

Một fullerene có thể được định nghĩa như là một vỏ carbon khép kín, trong đó mỗi nguyên tử carbon được phân chia bởi nguyên tử xung quanh

Fullerenes cổ điển chứa vòng lục giác và, như chúng ta đã thấy, 12 vòng ngũ giác của carbon (Fig 3.5ac) Các hình ngũ giác đã xác thực độ cong Gauss là đặc trưng cho fullerene Mười hai ngũ giác là cần thiết để đạt được sự đóng kín của cấu trúc,

Vòng Nonclassical fullerenes biểu lộ với ít hơn hoặc nhiều hơn so với sáu nguyên tử carbon, như hình vuông hoặc 7 cạnh Đối với mỗi hình bảy góc bao gồm, thêm một hình ngũ giác là cần thiết để bù đắp cho các độ cong Gauss âm của hình bảy góc (Hình 3.5d) Fullerene, trong đó có sáu hình vuông cũng có thể được coi là nonclassical

Thực nghiệm người ta thấy rằng các fullerene nhiều nhất là C69 hay Buckminsterfullerene, được tổng hợp bởi Kroto và đồng nghiệp vào năm 1985 bằng cách

sử dụng tia laser và một mục tiêu graphite [3,1]; C70 và fullerene cao hơn cũng có thể thu được bằng cách sử dụng kỹ thuật này Một cách khác nhau để tổng hợp fullerene là dophóng điện hồ quang điện, được sử dụng bởi Krätschmer và đồng nghiệp vào năm 1990, dẫn đến việc khám phá fullerite (dạng rắn của C60), trong đó bao gồm một tinh thể phân tử được hình thành bởi các phân tử C60 sắp xếp trong một khối (fcc) cấu trúc tâm mặt (Hình 3.2.) [3,18] Fullerenes khác được tổng hợp sau đó, chẳng hạn như C76, C84, C90 Cơ cấu hai mươi mặt cắt ngắn của C60 và hình dạng dài và mỏng của C70 được chứng thực qua quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân

Mặc dù đã có 1812 cách để có thể hình thành một fullerene cổ điển với 60 nguyên tử carbon, ổn định và đối xứng nhất là các đồng phân Ih Số lượng các đồng phân tăng theo cấp số nhân như số nguyên tử cacbon tăng (Bảng 3.1) Đối với các đồng phân không cổ điển với một hình bảy góc số lượng đồng phân tăng nhiều hơn [3,27]

Một tính năng mà làm cho C60 ổn định là mỗi ngũ giác bị cô lập với những người khác bằng hình lục giác

Bảng 3.1 Số đồng phân cổ điển và không cổ điển với một vòng carbon bảy cạnh

2 Phương pháp tổng hợp fullerence và đề xuất phương hướng phát triển

Trong phần này, những phương pháp khác nhau để tổ hợp C60 và các fullerence khác sẽ được bàn luận Hầu như các phương pháp để sản xuất C60 cần nhiệt độ rất cao ( khoảng 4000oC ), như bay hơi laze và hồ quang điện bởi vì chúng gắn liền với graphit rắn Tuy nhiên, có những phương pháp khác mà làm việc ở những nhiệt độ thấp hơn Trong trường hợp nhiệt phân, hợp chất hữu cơ được sử dụng, và trong trường hợp bức xạ điện tử, graphen được sử dụng Chắc chắn rằng, không khí trong thí nghiệp được mang ra đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành fullerence để tránh các phản ứng không mong muốn với các yếu tố khác Cho đến nay, các cơ chế hình thành chưa được hiểu rõ,

mô hình khác nhau nên được đề xuất xem xét lại

2.1 Tổng hợp Fullerence bằng phương háp bay hơi laze

Những thí nghiệm đầu tiên nghiên cứu sự bay hơi của một đám cacbon bằng laze được thực hiện bởi rohlfing 1984, cho thấy rằng chỉ có cụm cacsbon hay thậm chí một thậm chí một số nguyên tử khi số nguyên tử lớn hơn 40

Các tác giả này đã không xác định cấu trúc của C60 cũng không phải của fullerence khác Năm 1985, các phân tử là đầu tiên được xác định là một cụm rất đặc biệt của 60 cacbon nguyên tử có hình dạng quả bóng đá Thí nghiệm này được giới thiệt việc

sử dụng Nd:YAG xung laze chống lại một graphit dưới không khí helium để giảm các phản ứng của các nguyên tử cacsbon Các phân tử này được phát hiện bởi một phổ kế Đáng chú ý khi nói rằng, áp lực heli đạt 760 Torr, một tín hiệu mạnh tương ứng với C70 được xác định Tiếc rằng, những thí nghiệm tia lazer mà được sản xuất số lượng nhỏ của C60 và những fullerence khác, điều này ngăn cản các nhà khoa học xác định cấu trúc chính xác và tính chất hóa lý của chúng Thí nghiệm lazer khác cũng dẫn đền việc tổng hợp C60, ví dụ như việc sử dụng lazer CO2 để làm nóng phân tử benzen để sản xuất C60

2.2 Tổng hợp Fullerence bằng phương pháp hồ quang điện

1990, theo báo cáo của Krätschmer et al một phương pháp tổng hợp fullerence

sử dụng một lò hồ quang điện với 2 điện cực thanh grahit trong điều kiện khí trơ để ngăn cac phản ứng xảy ra Lượng C60 thu được bằng phương pháp này đủ để hòa tan nó trong benzen và kết tinh lại mặc dù Krätschmer và đồng nghiệp báo cáo rằng các tinh thể C60

có hình lục giác xếp chặt, nó đã được phát hiện ra mạng lập phương tâm mặt (fcc) Vi phương pháp này có thể tạo năng suất cao sản xuất C60, một sự bùng nổ của các nhà khoa học nghiên cứu về cấu trúc và tính chất hóa học xuất hiện Phương pháp này đã trở thành tiêu chuản để sản xuất fullerence cao hơn và như cacbon nanotube

một phương pháp khác ở nhiejt độ cao liên quan đến hồ quang điện sản xuất C60 và

fullerence cao hơn liên quan đến một plasma ghép trong đó một là plasma và tấn số vô tuyến, một trực tiếp tại nguồn DC bắn tia lửa điện hoạt động với nhau có thể tạo ra sự bay hơi của cacbon và sự hỗ trợ yêu cầu của các khu nóng

2.3 Tổng hợp fullerence bằng nhiệt phân

Trong quy trình chiếu xạ lazer và hồ quang xả với nhiệt độ rất cao, có thể lên đến 4000oC, vì thể tại giai đoạn này trở nên khó kiểm soát hay nghiên cứu sự hình thành fullerence nhiều cách để làm giảm nhiệt độ và cải thiện khả năng kiểm soát các thông số được báo cáo sử dụng nhiệt độ thấp và các hydrocacbon như cacbon tiền chất ( phân hủy

ở nhiệt độ thấp hơn graphit)

1993, một phương pháp sản xuất C60 và C70 bao gồm: nhiệt phân naptalen ở

1000oC được đưa ra nhiệt phân các tiền chất hữu cơ khác như binapthyl và

olgonaphthylen ở 1100oC tuân theo quy luật ngũ giác cô lập (ipr) trong fullernce, do đó fullerence với các ngũ giác liền kề chi phí nhiều hơn năng lượng Các fullerence cổ điển tiếp theo trienr lãm là các ngũ giác cô lập là C70 đối xứng vs D5h, mà cũng đã được các định bằng thực nghiệm Vì full cổ điển với ít hơn 60 nguyên tử cacbon không có hình ngũ giác cô lập, đó là một trong những lý do tại sao không ổn định

Năm 1993, một phương pháp sản xuất C60 và C70 bao gồmcác cách:

Nhiệt phân naphthalene ở 1000 ◦C

Nhiệt phân các tiền chất hữu cơ khác như binaphthyl và oligonaphthylene ở

1100 ◦C

Tổng hợp C60 ở 700 ◦C khi khử CO2 với lithium kim loại

Hơn nữa, C60, C70, và fullerene cao hơn đã được thu được bằng cách nhiệt phân ống nano carbon đơn vách 1200 ◦C

2.4 Tổng hợp full được tạo từ ngọn lửa đốt trong.

C60 và C70 có thể được tìm thấy trong ngọn lửa của hydrocacbon chẳng hạn như benzen mà trong đó tỉ lệ C60/C70 phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất và tỷ lệ cacbon/ oxy Năm 1997, richter và đồng nghiệp tìm thấy full cao hơn bao gồm C60 và C70 chẳng hạn như C76 C78 C80 C84 C86 C88 C90 C92,C94, C96, C98, C100,C102 và C108 trong ngọn lửa của benzen/oxy/ argon ở áp suất 40 Torr Các tác giả so sánh muội của ngọn lửa và

những thứ đó của hồ quang điện, phát hiện ra rằng suwjphong phú của full cao hơn trong

bồ hóng từ ngọn lửa cao hơn so với hồ quang điện Đáng chú ý là khói lửa tạo ra, trong đó full được hình thành bởi sự biến đổi của cacbon vòng thơm

2.5 Tổng hợp full dưới tia điện tử phát xạ bên trong kính hiển vi điện tử quét

Như đã biết về phương pháp tổng hợp full trước đó, nên có một nguồn cacbon

mà cần được sắp xếp lại hoặc kích thích để tạo cấu trúc nano bền vững như full sử dụng hình ảnh kính hiển vi ddienj tử truyền qua với độ phân giải cao làm việc ở 80 KeV nó có thể quan sát, sắp xếp lại các nguyên tử cacbon của graphen ( một lớp duy nhất của than chi) để tạo thành full trường hợp này vòng ngũ giác cacbon ở các cạnh graphen kích hoạt các đường cong dương cần thiết hình thành một cấu trúc quả bóng và đóng kín đạt được bằng cách tránh liên kết đua đưa :D Nó không rõ ràng từ việc quan sát thấy rằng các đồng phân hình thành của C60, C70 D5h, hoặc full hác Tuy nhiên, những gì mà rõ ràng là full có thể hình thành trong điều kiện kích thích dưới chùm phát xạ tia điện tử

2.6 Tổng hợp full do tập trung dòng năng lượng mặt trời

Bức xạ mặt trời có thể được tập trung và kiểm soát để xây dựng lò mà có thể đạt nhiệt độ cao khaongr 3000oC và do đó làm bay hơi graphit để tạo full mặc dù phương pháp này liên quan đến nhiệt độ cao như trong phóng điện hồ quang và cắt lazer, nó có thể được mở rộng để tăng năng suất

2.7 Cơ chế đề xuất để full hình thành và phát triển

Mặc dù những phương pháp khác nhau để sản xuất full, hình thành không được hiểu rõ, mặc dù tránh liên kết lơ lửng có thể điều khiển lực cho sự hình thành của các lồng cacbon, vẫn còn chưa được giải đáp câu hỏi liên quan đến sự hình thành, phát triển, cơ chế của full những nỗ lực đầu tiên để giải thích sự hình thành va fphats triển của fulll là đuog ngũ giác đường full và sự đồng nhất

Con đường ngũ giác tổng hợp full

Quá trình này xem xét sự hình thành của chuỗi tuyến tính mà trở thành vòng ngũ giác của cacbon trong pha khí Đây là chịu trách nhiệm tích cực đối với đường cong dương cân thiết của kết cấu, hình thành gióng như các cốc được sắp xếp Cho tới khi 12 ngũ giác bị cô lập được sản xuất cho việc đóng kín nếu ngũ giác thêm được giiws thiệt, cacsbon xoắn có thể hình thành và graphit Có thê được sản xuất

Kich thước khác nhau của full có thể được hình thành theo cách này, những chỉ

có người có ngũ giác bị cô lập ưu tiên áp dụng C60 C70 cả hai giới thiệt ngũ giác cô lập Phương pháp này không mất tính đến khả năng tạp ra full không truyền thốm bước tạo full đề nghị rằng sự hình thành của full trong pha khí bao gồm 4 bước sau:

1 Tăng trưởng cả các chuỗi cacsbon lên đến độ dài C10

2 Phát triển từ chuỗi cabon len đến độ dài C10

3 sản suất và phát triển của 3 chiều phản ứng mạng cacbon

4 phát triển lồng full nhỏ với hơn 40 ngtu qua vỏ khép kín trong đó liền

kề vòng ngũ giác của cacbon cấu thành hoạt động các phía bổ sung chất nhị trùn :D cho đến khi C60 C70 cũng như full cao được hình thành

Tầm quan trọng của full vòng cacbon trong hình thành full

McElvany và đồng nghiệp đã sử dụng phổ biến đổi tổng khối lượng FTMS để nghiên cứu phản ứng của chu kỳ các phân tử cacbon oxit C18 C24, C30 và nhận ra rằng cấu trúc vòng kết lại để tạo thành C+60 C+70 Trong thực tế, tầm quan trọng của vòng

cacbon trong sự hình thnhf full đã được giải quyết bằng thực nghiệm của các nhóm khác nhau Von helden và đồng nghiệp cho thấy thực nghiệm rằng full có thể được hình thành trong pha khí bởi quá trình 3 bước: từ chuỗi tuyến tính của các nguyên tử cacbon để nhẫn phẳng và sau đó để full kèm theo bốc hơi của mảnh cacbon C1 hoặc C3 cho hệ thống lẽ

và hệ thống chẵn Hunter và đồng nghiệp đã nghiên cứu ủ của nonfull C+

3 Tính chất hóa lý của Fullerence

3.1 Cơ tính và chuyển pha bán dẫn full

Fullerites được hình thành do sự kết tinh của fullerence Như chúng ta đã thấy, Krätschmer và các đồng nghiệp của họ đã báo cáo bản gốc rằng C60 dạng tinh thể dưới điều kiện bình thường, cho thấy cấu trúc hình lục giác xếp chặt Tuy nhiên thực tế của fulerit là lập phương tâm mặt với tham số là 14,198 A0 và trưng bày các phân tử vô định hướng Khi nhiệt độ giảm xuống còn 294K các phân tử C60 bị lệch và lập phương tâm mặt thay đổi đến giai đoạn một khối đơn giản C60 fullerit là ổn định ở áp suất thủy tĩnh 20Gpa, nhưng khi áp lực là nonhydrostatic, thay đổi được tạo ra, hạ thấp các tính đối xứng của tinh thể C60 Regueiro và đồng nghiệp thấy rằng áp lực nonhydrostatic lên full

có thể dẫn đến kim cương đa tinh thể ở nhiejt độ phòng

Một chất bán dẫn với khoảng cách Eg=1.5eV [3,56], và mặc dù áp lực gây ra thay đổi trong khoảng cách của fullerite, một pha kim loại không được quan sát [3,57] Tại áp lực 5 MPa và nhiệt độ của 400◦C, một pha mới fcc được quan sát thấy Tăng nhiệt

độ lên 800◦ C, hệ mặt thoi (rhombohedral) được tìm thấy [3,58] Các hành vi nén của fullerite và đồ pha của nó đã được thảo luận chi tiết bySundqvist [3,59] C70 cũng có những giai đoạn khác nhau asfcc như vậy, hcp, và đơn tà [3,60] Chắc chắn, điều tra trong

các tinh thể thu được từ fullerenes khác, xem xét sự pha tạp, cần tiếp tục xác định các ứng dụng mới, có thể trong thiết bị điện tử

3.2 Thuộc tính điện và siêu dẫn của Full

Mặc dù bản chất bán dẫn của các tinh thể fullerite với khoảng cách Eg trên 1.5eV [3.56,61], những tấm film (màng mỏng) của C60 và C70 pha tạp với các kim loại kiềm (Rb, K, hoặc Cs) dẫn điện [3,62] Trong các pha AC60fullerite, nơi Ais Rb, K, hoặc

Cs, liên kết do [2 + 2] liên kết xyclo giữa các phân tử C60 được quan sát, kiềmlàm giảm 9% của các thông số ô trong một hướng và vì vậy dẫn đến trùng hợp của các phân tử C60 theo một hướng [3.63,64]

Tuy nhiên, sự siêu dẫn đã được quan sát thấy ở nhiệt độ thấp C60 fullerite pha tạp với các nguyên tử kali thể hiện nhiệt độ siêu dẫn ở 18 K [3,65] Theo phân tích của Rietveld dữ liệu nhiễu xạ x-ray, các siêu dẫn pha K3C60 tương ứng với (ô mạng Fcc) với các nguyên tử kali chiếm các lổ trống[3.66]

Nhiệt độ siêu dẫn có thể được tăng lên đến 28 K khi sử dụng Rb [3,67] và lên đến 33 K khi sử dụng cesium và rubidium cùng với với nhau [3,68] Các cấu trúc điện

tử, dẫn điện, và tính siêu dẫn của kim loại kiềm-pha tạp C60 đã được nghiên cứu và xem xét kỹ lưỡng byHaddon [3,69] Để giải thích cho tính siêu dẫn trong các hệ thống fulleride (tinh thể fullerite pha tạp với các nguyên tử kim loại) các khớp nối electron-phonon đã được nghiên cứu về mặt lý thuyết [3,70] Siêu dẫn tại 8.4K của C60 pha tạp với canxi cũng đã được báo cáo [3,71] Fullerenes Cesium-pha tạp có thể đạt đến nhiệt độ siêu dẫn lên đến 40 K [3.72,73]

Trong năm 2010, Ganinand đồng nghiệp đã tách một pha của aCs3C60 tinh thể trong đó cho thấy hành vi bán dẫn từ ở áp suất môi trường xung quanh và hành vi siêu dẫn dưới áp lực[3,74]

3.3 Hóa hóa học của fullerene:

C60 và fullerene cao hơn đã mở ra một hướng hóa học mới, trong đó fullerenes nắm vai trò quan trọng Trong giai đoạn đầu của nghiên cứu fullerene, Taylor

và Waltonrecognized tầm quan trọng của C60 và C70 là dạng phản ứng mà có thể trải qua một số phản ứng hóa học [3,75] Trong C60 có sự thay đổi luân phiên của liên kết, đóng một vai trò quan trọng trong các phản ứng hóa học: Có 30 (6-6) liên kết tại các nút giao giữa hai vòng cyclo với chiều dài liên kết của ca 1,38 Å Các liên kết này có một liên kết đôi Mặt khác, có 60 liên kết giữa ngũ giác lân cận và hình lục giác (6-5) với chiều dài khoảng 1,45 Å Sự ra đời của một liên kết đôi giữa một hình lục giác và ngũ giác đều tiêu tốn năng lượng (khoảng 8,5 kcal / mol) [3,76, 77] Vì vậy, thông qua các liên kết đôi, C60

có thể tương tác với các nguyên tử hay phân tử khác Thí nghiệm tính chất điện trước đó cho thấy quá trình oxy hóa của C60 và C70 xảy ra rất khó khăn , nhưng họ có thể được

giảm với nhiều bước giảm một electron [3,78] Thông qua giảm liên kết đôi bằng kiềm Birch, C60 có thể được hydro hóa để có được C60H36 [3,79]

Suzuki và đồng nghiệp đã có thể thêm các nhóm phenol với C60 để tạo thành fulleroids C61 và C66 [3,80] Các nhóm khoa học khác cũng đã có những đóng góp quan trọng trong việc nghiên cứu các phản ứng cycloaddition của C60 [3,81-84]

Các phản ứng của C60, như mô tả của Diederich và Thilgen, bao gồm một polyalkene electron ít biến dạng với liên kết đôi tập trung [3,77] C60 phản ứng với các kim loại chuyển tiếp như iridium, ruthenium, osmium, rheni, paladi và bạch kim thông qua các liên kết đôi [3.85,86] Phản ứng halogen hóa với flo, clo, brom cũng đã đạt được [3,86]

Các vấn đề cơ bản của tính chất hóa học của C60 với các ứng dụng trong khoa học vật liệu đã được nghiên cứu và xem xét bởi Prato [3,87] Trong số các ứng dụng của C60 là sự kết hợp của C60 vào polyme cho các thiết bị quang, màng mỏng với C60,

và các thiết bị điện quang Sẽ không quá khi nói rằng fullerene có hóa học của riêng mình

mà chắc chắn sẽ tìm thấy một tương lai trong các ứng dụng khác nhau như y tế và năng lượng

4 Các ứng dụng của fullerence và các cấu trúc khác

Một trong những mong đợi của công nghệ nano là để giúp giải quyết các vấn đề liên quan đến sức khỏe, năng lượng và môi trường Trong bối cảnh này, các nhà nghiên cứu fullerene đã có những đóng góp quan trọng cho thấy tiềm năng của các phân

tử tuyệt vời Trong phần này, một số tiến bộ phù hợp nhất được trình bày Ngoài ra, nó là bằng chứng để nói rằng fullerenes cũng đã mở ra lĩnh vực nghiên cứu cơ bản khác với các vật liệu liên quan như carbon onions, trong đó bao gồm fullerenes lồng nhau, peapods fullerene, fullerene cao , fullerene vô cơ được làm bằng kim loại chalcogenides, và kim cương nano Tiềm năng của các cấu trúc nano được thảo luận trong các phần tiếp theo

4.1 Fullerene và sức khỏe

Là một hoạt động đa ngành, một trong những mục tiêu của khoa học nano

và công nghệ nano là để giúp đỡ trong việc giải quyết một số vấn đề sức khỏe con người

Từ năm 1993, nghiên cứu sâu rộng đã được tiến hành về sử dụng một hợp chất diệt vi rút C60as để ức chế vi rút gay suy giảm miễn dịch ở người (HIV) enzyme [3,88-90]

Thí nghiệm trên cơ thể chuộc đã được tiến hành với fullerenes tan trong nước, cho thấy chúng không phải là chất độc cấp tính Fullerene phân phối nhanh chóng ở nhiều mô và do đó có thể hữu ích cho các ứng dụng phân phối thuốc [3,91] Nghiên cứu fullerene chức hóa trong nước đã dẫn tới những thành tựu quan trọng như sự tương tác của organofullerenes với DNA, protein, và các tế bào sống, đặc tính quang hóa của chúng, radical quenching, và kị nước[3,92]