En 1985, un grupo de investigadores dirigidos por Richard Smalley y Robert Curl de la Rice University en Houston y Harry Kroto de la University of Sussex en Inglaterra, realizaron este descubrimento. Vaporizaron una muestra de grafito g rafito (forma solida de carbono) con un pulso intesno de luz láser y utilizaron una corriente de gas helio para llevar el carbono vaporizado a un espectrómetro de masas. El espectro de masas mostró picos que correspondían a cúmulos de átomos de carbono, con un pico muy marcado correspondiente a moléculas formadas por 60 átomos de carbono C-60. Con esto se dieron cuenta que eran moléculas casi esfericas, los átomos C60 forman una "pelota" con 32 caras de las cuales 12 son pentágonos y 20 son hexágonos, exactamente como un balón de soccer soccer,, de allí su nombre "buckybola. La "buckybola" se puedo discolver en disolventes orgánicos, y da una disolucion magenta. Sus usos: es posible introducir un átomo metálico en una buckybola para generar una molécula en la que un átomo de metal está rodeado totalmente por una esfera de carbono. Las moléculas C60 también reaccionan con potasio para dar K3C60, este compuesto es superconductor a 18K. Fullereno De Wikipedia, la enciclopedia libre
Buckminsterfullereno C 60 (izquierda) y los nanotubos de carbono (derecha) son dos ejemplos de estructuras de la familia de fullereno. Parte de una serie de artículos sobre Nanomateriales Fullerenos Los nanotubos de carbono Buckminsterfullereno Fullereno química Aplicaciones En la cultura popular Línea de tiempo Alótropos de carbono Nanopartículas Puntos cuánticos Nanoestructuras Oro coloidal Nanopartículas de plata Nanopartículas de hierro Nanopartículas Nanopartículas de platino Véase también Nanotecnología v·d·e
Un fullereno es cualquier molécula compuesta en su totalidad de carbono , en forma de un hueco de la esfera , elipsoide , o tubo . Fulerenos esféricos también se conocen comobuckyballs, y se parecen a las bolas usadas en el fútbol asociación . Los cilíndricos son llamados nanotubos de carbono o buckytubes. Los fulerenos son similares en estructura a la de grafito , que se compone de apilado de grafeno hojas de anillos hexagonales vinculados;. pero también pueden contener pentagonal (o, a veces heptagonal) los anillos [1] El fullereno primero en ser descubierto, y el homónimo de la familia, buckminsterfullereno (C 60),fue preparado en 1985 por Richard Smalley , Robert Curl , James Heath , Sean O'Brien , y Harold Kroto en la Universidad de Rice . El nombre era un homenaje a Buckminster Fuller , cuya cúpula geodésica se le parezca. La estructura también fue identificado hace unos cinco años antes por Sumio Iijima , de una imagen de microscopio electrónico, donde se formó el núcleo de una "cebolla bucky." [2] Los fulerenos ya han demostrado su existencia en la naturaleza. [3] Más recientemente, fullerenos se han detectado en el espacio exterior. [4] De acuerdo con el astrónomo Letizia Stanghellini, "Es posible que las buckyballs del espacio exterior siempre semillas de vida en la Tierra." [5] El descubrimiento de los fullerenos ampliado considerablemente el número de conocidos alótropos de carbono , que hasta hace poco se limitaban a grafito , diamante , y amorfa de carbono, como el hollín y carbón de leña . Buckyballs y buckytubes han sido objeto de intensa investigación, tanto por su composición química única y de sus aplicaciones tecnológicas, especialmente en ciencia de los materiales , la electrónica y la nanotecnología .
Historia
El icosaedro fullereno C 540, otro miembro de la familia de los fullerenos. El icosaedro C 60 H 60 jaula fue mencionado en 1965 como una estructura topológica posible. [6] La existencia de C 60 fue predicho por Eiji Osawa de Toyohashi University of Technology en 1970. [7] [8] Se dio cuenta de que la estructura de un corannulenemolécula es un subconjunto de fútbol forma, y la hipótesis de que una forma de bola completo también podría existir. Su idea fue reportado en Japón las revistas científicas, pero no llegó a Europa o las Américas. También en 1970, RW Henson (continuación de la Atomic Energy Research Establishment ) propusieron la estructura y crearon un modelo de C 60. Desafortunadamente, la evidencia de esta nueva forma de carbono era muy débil y no fue aceptado, incluso por sus colegas. Los resultados nunca fueron publicados, pero fueron reconocidos en carbono en 1999. [9] [10] Independientemente de Henson en 1973, el grupo de científicos de la Unión Soviética dirigida por Prof.Bochvar hizo el análisis químicocuántico de la estabilidad del C 60 y la estructura calculada electrónica de la molécula. Al igual que en los últimos casos la predicción teórica no fue aceptada por la comunidad científica. El artículo fue publicado
en 1973, en Actas de la Academia de Ciencias de la URSS (en ruso) [11] En la espectrometría de masas , los picos discretos, correspondiendo a las moléculas con la masa exacta de sesenta o setenta o más átomos de carbono. En 1985, Harold Kroto (entonces de la Universidad de Sussex ), James R. Heath , Sean O'Brien , Robert Curl y Richard Smalley , de la Universidad de Rice , descubrieron C 60, y poco después llegó a descubrir los fulerenos. [12] Kroto, Curl y Smalley 1996 fueron galardonados con el Premio Nobel de Química por su papel en el descubrimiento de esta clase de moléculas. C 60 y otros fulerenos fueron más tarde notó que ocurren fuera del laboratorio (por ejemplo, en condiciones normales devela de hollín ). En 1991, fue relativamente fácil de producir gramos de tamaño de muestras de polvo de fulereno usando las técnicas de Donald Huffman , Krätschmer Wolfgang y Fostiropoulos Konstantinos. purificación fullereno sigue siendo un desafío para los químicos y determina en gran medida los precios de fullereno. Los llamadosfulerenos endohedral han iones o moléculas pequeñas incorporadas dentro de los átomos de la jaula. Fullereno es un reactivo inusual en muchas reacciones orgánicas , como la reacción Bingel descubierto en 1993. Los nanotubos de carbono fueron reconocidos en 1991. [13] Pequeñas cantidades de los fullerenos, en forma de C 60, C 70, C 76 y C 84 moléculas, se producen en la naturaleza, escondido en el hollín y el formado por descargas de rayos en la atmósfera. [14] En 1992, los fullerenos se encontraron en una familia de minerales conocidos como Shungites en Karelia , Rusia. [3] En 2010, los fullerenos (C 60) se han descubierto en una nube de polvo cósmico alrededor de una estrella distante 6500 años luz de distancia. El uso de la NASA Spitzer telescopio infrarrojo de la firma de los científicos descubrieron que las moléculas de infrarrojos inconfundible. Sir Harry Kroto, quien compartió el Premio Nobel 1996 de Química por el descubrimiento de buckyballs, comentó: "Este descubrimiento más emocionante ofrece evidencias convincentes de que la buckyball tiene, como he sospechado durante mucho tiempo,
existía desde tiempo inmemorial en los oscuros recovecos de nuestra galaxia." [15] [ editar ]Nombres Buckminsterfullereno (C 60) fue nombrado después de Richard Buckminster Fuller , un modelador de arquitectura señaló que popularizó la cúpula geodésica . Desde buckminsterfullerenes tienen una forma similar a la especie de cúpula, el nombre fue considerado apropiado. Como el descubrimiento de la familia de fullereno se produjodespués de buckminsterfullereno, "fullereno" el nombre corto se usa para referirse a la familia de los fullerenos. El sufijo "eno" indica que cada átomo de carbono está unido covalentemente a otros tres (en lugar del máximo de cuatro), una situación que clásicamente se correspondería con la existencia de bonos de participación de dos pares de electrones ("dobles enlaces"). [ editar ]Tipos de fullereno Desde el descubrimiento de los fullerenos en 1985, las variaciones estructurales de los fullerenos han evolucionado mucho más allá de los grupos individuales por sí mismos.Los ejemplos incluyen: [16] buckyball grupos: el miembro más pequeño es C 20 (versión no saturados, de dodecaedrano ) y la más común es el C 60; nanotubos: tubos huecos de dimensiones muy pequeñas, de paredes simples o múltiples, las posibles aplicaciones en la industria electrónica; megatubes: de mayor diámetro que los nanotubos y los preparados con paredes de diferente grosor, posiblemente utilizados para el transporte de una variedad de moléculas de diferentes tamaños; [17] polímeros: la cadena, de dos dimensiones y tres dimensiones polímeros se forman bajo condiciones de alta presión de alta temperatura nano "cebolla": partículas esféricas de carbono a base de capas múltiples que rodean un núcleo buckyball, propuesto para lubricantes; [18]
vinculados "bola y cadena" dímeros: dos buckyballs unidos por una cadena de carbono, [19] anillos de fullereno. [20]
[ editar ]Buckyballs
C 60 con isosuperficie de densidad de electrones en estado fundamental, calculado con DFT
Muchos balones de fútbol asociación tienen la misma forma como buckminsterfullereno, C 60 [ editar ] buckminsterfullereno Artículo principal: buckminsterfullereno
Buckminsterfullereno es la más pequeña molécula de fullereno en el que no hay dos pentágonos comparten un borde (que puede ser desestabilizadora, como en pentaleno ). También es el más común en términos de ocurrencia natural, ya que a menudo se encuentran en el hollín .
La estructura de C 60 es un truncado (T = 3) icosaedro , que se asemeja a un balón de fútbol de asociación del tipo de hechos de veinte hexágonos y pentágonos doce años, con un átomo de carbono en los vértices de cada polígono y un enlace a lo largo de cada borde de un polígono. La van der Waals diámetro de una molécula de C 60 es de unos 1,1 nanómetros (nm). [21] El núcleo de diámetro del núcleo de una molécula de C 60 es de 0,71 nm. El C 60 molécula tiene dos longitudes de enlace. Los bonos anillo de 6:6 (entre dos hexágonos) pueden ser considerados " dobles enlaces "y son más cortos que los bonos de 6:05 (entre un hexágono y un pentágono). Su longitud media de enlace es de 1,4 angstroms. Buckyballs de silicio se han creado alrededor de los iones metálicos. [ editar ] buckyball boro
Es un tipo de bola hueca que utiliza boro átomos, en vez de la habitual de carbono, estaba previsto y descrito en 2007. La estructura de B 80,con cada átomo de la formación de 5 ó 6 enlaces, se prevé que sea más estable que el buckyball C 60. [22] Una de las razones dadas por los investigadores es que el B-80 es en realidad más parecida a la original, geodésica estructura de la cúpula popularizado por Buckminster Fuller, que utiliza triángulos en lugar de hexágonos. Sin embargo, este trabajo ha sido objeto de muchas críticas por los químicos cuánticos[23] [24] , ya que llegó a la conclusión de que la predicción de estructura simétrica que h se vibracionalmente inestable y la caja resultante sufre una rotura espontánea de la simetría, dando una jaula con fruncidos T raros h simetría (simetría de un voleibol ). [23] El número de anillos de seis miembros de esta molécula es de 20 y el número de anillos de cinco miembros es de 12. No hay un átomo adicional en el centro de cada anillo de seis miembros, unidos a cada átomo que lo rodea. [ editar ] Otros buckyballs
Otro fullereno bastante común es C 70, [25] , pero los fullerenos, con 72, 76, 84 e incluso hasta 100 átomos de carbono se obtiene generalmente.
En matemáticas los términos, la estructura de un fulereno es un trivalente convexa poliedro con caras pentagonales y hexagonales. En la teoría de grafos , el fullerenotérmino se refiere a cualquiera de los 3 - regulares , grafo plano con todas las caras de tamaño 5 o 6 (incluyendo la cara externa). Se deduce del poliedro de Euler fórmula , V - A + C = 2, (donde F V, E, es el número de vértices, aristas y caras), que hay exactamente 12 pentágonos en un fullereno y V / 2 - 10 hexágonos .
20-fullereno (Gráfico dodecaedro)
26-fullereno gráfico
60-fullereno (Gráfico truncado icosaédrica)
70-fullereno gráfico
El más pequeño es el fullereno dodecaedro C 20. No hay fullerenos con 22 vértices. [26] El número de fulerenos C 2n crece con el aumento de la secuencia n = 12, 13, 14, ..., más o menos en proporción al n 9 ( A007894 ). Por ejemplo, hay 1812 no isomorfos fulerenos C 60. Tenga en cuenta que sólo una forma de C 60, el alias buckminsterfullereno icosaedro truncado , no tiene par de pentágonos adyacentes (los más pequeños como fullereno). Para ilustrar aún más el crecimiento, hay 214.127.713 no isomorfos fullerenos C 200, 15.655.672 de los cuales no tienen pentágonos adyacentes. Trimetasphere nanomateriales de carbono fueron descubiertos por los investigadores de Virginia Tech y bajo licencia exclusiva de Innovaciones Luna . Esta clase de moléculas nuevas de un total de 80 átomos de carbono (C 80) que forman una esfera que encierra un complejo de tres átomos de metal y un átomo de nitrógeno. Estos
fullerenos encapsular metales que los coloca en el subgrupo conocido como metalofulerenos . Trimetaspheres tienen el potencial para su uso en el diagnóstico (como agentes de imagen de seguridad), la terapéutica y en las células solares orgánicas. [ cita requerida ] [ editar ]Los nanotubos de carbono
Este modelo de rotación de un nanotubo de carbono muestra su estructura en 3D. Artículo principal: los nanotubos de carbono
Los nanotubos son los fullerenos cilíndricos. Estos tubos de carbono por lo general sólo unos pocos nanómetros de ancho, pero puede variar desde menos de un micrómetro de varios milímetros de longitud. A menudo tienen los extremos cerrados, pero puede ser de composición abierta también. También hay casos en los que el tubo se reduce de diámetro antes de cerrar.Sus resultados únicos en la estructura molecular extraordinaria propiedades macroscópicas, incluyendo alta resistencia, alta conductividad eléctrica, alta ductilidad, alta conductividad térmica, y la falta de química relativa (ya que es cilíndrica y "plana" - es decir, que no tiene "expuestos" átomos que pueden ser fácilmente desplazados). Uno de los usos propuestos de los nanotubos de carbono se encuentra en las pilas de papel , desarrollado en 2007 por investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer . [27] Otro uso propuesto altamente especulativas en el campo de las tecnologías espaciales es la producción de cables de alta tensión de carbono requerida por un ascensor espacial .
[ editar ] Carbono nanobuds Artículo principal: nanobud de carbono
Nanobuds se han obtenido mediante la adición de buckminsterfullerenes de nanotubos de carbono. [ editar ]fulerenos
El C 60 fullerenos en forma cristalina Artículo principal: agregados nanorod diamante
Fullerites son la manifestación de estado sólido de los fullerenos y los compuestos relacionados y materiales. "UltraHARD fulerenos" es un término acuñado con frecuencia se utiliza para describir el material producido por el procesamiento de alta presión de alta temperatura (HPHT) de fulerenos. Este tratamiento se convierte en una forma de fulerenos nanocristalinos de diamantes que se ha informado a exhibir notables propiedades mecánicas. [28] [ editar ]Propiedades Durante la última década, las propiedades químicas y físicas de los fullerenos han sido un tema candente en el campo de la investigación y desarrollo, y es probable que seguirá siendo por mucho tiempo. Popular Science ha publicado artículos sobre los posibles usos de los fullerenos en armadura . [ cita requerida ] En abril de 2003, los
fulerenos fueron objeto de estudio para elposible uso medicinal : la unión específica antibióticos a la estructura de objetivo resistentes bacterias y hasta cierto objetivocáncer de las células, como el melanoma . De octubre de 2005 en la revista Chemistry & Biology contiene un artículo que describe el uso de fullerenos como activado por la luz antimicrobianos agentes. [29] En el campo de la nanotecnología , la resistencia al calor y la superconductividad son algunas de las propiedades más fuertemente estudiados. Un método común utilizado para producir fulerenos es enviar una gran cantidad de corriente entre los dos cerca de grafito de electrodos en una inerte atmósfera. El resultadode carbono plasma arco entre los electrodos se enfría en los residuos de hollín de los fulerenos que muchos se pueden aislar. Hay muchos cálculos que se han realizado utilizando métodos ab-initio cuántica aplicada a los fullerenos. Por DFT y TD-DFT métodos se puede obtener IR , Raman y UVespectros. Los resultados de estos cálculos se pueden comparar con los resultados experimentales. [ editar ]aromaticidad Los investigadores han sido capaces de aumentar la reactividad de los fullerenos uniendo grupos activos a sus superficies. Buckminsterfullereno no presenta "superaromaticity ", es decir, los electrones de los anillos hexagonales no deslocalizar en la molécula entera. Un fullereno esféricos de átomos de carbono n tiene n enlaces pi- electrones, libre de deslocalizar. Estos deben intentar deslocalizar en la molécula entera. La mecánica cuántica de tal acuerdo debería ser como una cáscara sólo de la estructura conocida de la mecánica cuántica de un átomo, con una capa estable de llenado para n = 2, 8, 18, 32, 50, 72, 98, 128, etc, es decir, el doble de un perfecto cuadrado perfecto , pero esta serie no incluye el 60. Este 2 (N + 1) 2 de la regla (con N entero) para aromaticidad esférica es el análogo tridimensional de la regla de Hückel . El + 10 ción podría satisfacer esta regla, y deben ser aromáticas. Esto ha demostrado ser el caso con química
cuántica de modelado, que demostró la existencia de fuertes corrientes diamagnéticas ámbito en el catión. [30] Como resultado, C 60 en el agua tiende a recoger a dos electrones y se convierten en un anión . El C n 60 se describe a continuación puede ser el resultado de la C 60tratando de formar un flojo enlace metálico . [ editar ]Química Artículo principal: la química fullereno Los fulerenos son estables, pero no totalmente reactivo. La hibridación sp 2 átomos de carbono, que se encuentran en su mínimo de energía en el plano de grafito, se deben doblar para formar la esfera cerrada o un tubo, que produce la tensión ángulo . La reacción característica de los fullerenos es la adición electrofílica a dobles enlaces 6,6-, lo que reduce la tensión al cambiar el ángulo sp 2 carbonos en hibridación sp 3-hibridación pequeños. El cambio en la hibridación orbital hace que los ángulos de enlace a la disminución de alrededor de 120 º en el SP 2 orbitales a cerca de 109.5 ° en el sp 3 orbitales. Esta disminución en los ángulos de enlace permite que los bonos a doblarse menos cuando se cierra la esfera o tubo, y por lo tanto, la molécula se vuelve más estable. Otros átomos pueden quedar atrapadas dentro de los fullerenos para formar compuestos de inclusión se conoce como fullerenos endohedral . Un ejemplo curioso es la forma de huevo Tb fullereno 3 N @ C 84, lo cual viola la norma aislada pentágono. [31] La evidencia reciente de un impacto de un meteorito al final del Pérmico período se encontró mediante el análisis de los gases nobles que conservan. [32] metallofullerene basado inocula con el rhonditic proceso de inicio de la producción de acero como uno de los primeros comercialmente viable usos de buckyballs.
[ editar ]Solubilidad
C 60 en solución Los fulerenos son poco solubles en muchos disolventes . Disolventes comunes para los fulerenos son aromáticos, como tolueno , y otros como el disulfuro de carbono . Las soluciones de buckminsterfullereno puro tiene un color púrpura intenso. Las soluciones de C 70 es un color marrón rojizo. Los fulerenos superior a C 76 C 84 tienen una variedad de colores. C 76 tiene dos formas ópticas, mientras que otros fullerenos mayores tienen varios isómeros estructurales. Los fulerenos son la única conocida alotrópica de carbono que pueden ser disueltas en disolventes comunes a temperatura ambiente.
Solvente
C 60
C 70
1-chloronaphthalene
51 mg / mL
*
1-metilnaftalina
33 mg / ml
*
1,2-diclorobenceno
24 mg / ml
36,2 mg / ml
1,2,4-trimetilbenceno
18 mg / ml
*
tetrahidronaftaleno
16 mg / ml
*
disulfuro de carbono
8 mg / ml
9.875 mg / mL
1,2,3-tribromopropane
8 mg / ml
*
xileno
5 mg / ml
3.985 mg / mL (p-xileno)
bromoformo
5 mg / ml
*
cumeno
4 mg / mL
*
tolueno
3 mg / mL
1.406 mg / mL
benceno
1,5 mg / ml
1,3 mg / ml
tetracloruro de carbono
0.447 mg / mL
0.121 mg / mL
cloroformo
0,25 mg / mL
*
n- hexano
0.046 mg / mL
0.013 mg / mL
ciclohexano
0.035 mg / mL
0,08 mg / mL
tetrahidrofurano
0.006 mg / mL
*
acetonitrilo
0.004 mg / mL
*
metanol
0.000 04 mg / ml
*
de agua
1.3 × 10
pentano
0.004 mg / mL
0.002 mg / mL
heptano
*
0.047 mg / mL
octano
0.025 mg / mL
0.042 mg / mL
isooctano
0.026 mg / mL
*
-11
mg / mL *
Algunas estructuras de fullereno no son solubles, ya que tienen un pequeño espacio de banda entre el suelo y los estados excitados . Estos incluyen los fullerenos pequeña C 28, [33] C 36 y C 50. La estructura de C 72 es también en esta clase, pero la versión endohedral con una atrapada de lantánido -grupo de átomos es soluble debido a la interacción de los átomos de metal y los estados electrónicos de los fullerenos. Los investigadores había sido confundido por C 72 está ausente en el extracto de fullereno hollín generado por plasma, pero se encontró en las muestras de endohedral. Pequeña brecha de banda fullerenos son altamente reactivos y se unen a otros fullerenos o partículas de hollín. Solventes que son capaces de disolver buckminsterfullereno (C 60 y C 70) se enumeran a la izquierda en orden de mayor solubilidad. El valor de solubilidad se da una concentración aproximada saturadas. [34] [35] [36] [37] Solubilidad del C 60 en algunos disolventes muestra un comportamiento inusual debido a la existencia de fases solvato (análogos de la crystallohydrates). Por ejemplo, la solubilidad del C60 en benceno solución muestra el máximo de alrededor de 313 K. La cristalización de la solución de benceno a temperaturas inferiores a los máximos resultados en la formación de sólidos triclínico solvato con cuatro moléculas de benceno C 60 ° 4C 6 H 6, que es bastante inestable en el aire. De la solución, esta estructura se descompone en habitual C FCC 60 en tiempo de pocos minutos. A temperaturas superiores a la solubilidad máxima del solvato no es estable, incluso cuando se sumergen en una solución saturada y se funde con la formación de la FCC C 60. La cristalización a temperaturas superiores a los resultados de solubilidad máxima en la formación de pura fcc C 60. Milimétricas cristales de C 60 y C 70 se puede cultivar de la solución tanto para solvatos y fullerenos puro. [38] [39]
[ editar ]hidratada fullereno (HyFn)
C 60 HyFn solución de agua con una concentración de 0,22 g / L.
60
C de
Hidratado fullereno C 60 HyFn es un país estable, altamente hidrófilo, supra-molecular complejo que consta de 60 С molécula de fullereno cerrado en la primera capa hidratada que contiene 24 moléculas de agua: C 60 @ (H 2 O) 24. Esta concha hidratado se forma como resultado de la interacción donante-aceptor entre pares de electrones solitarios del oxígeno, moléculas de agua y aceptores de electrones en la superficie de los centros de fullereno. Mientras tanto, las moléculas de agua que están orientados cerca de la superficie de fullereno están interconectados por una red tridimensional de enlaces de hidrógeno. El tamaño de la C 60 HyFn es 1.6-1.8 nm. La máxima concentración de С 60 en forma de C 60 HyFn logrado en 2010 es de 4 mg / mL. [40] [41] [42] [43] [ editar ]La mecánica cuántica En 1999, investigadores de la Universidad de Viena, demostró que la dualidad onda-partícula se aplica a moléculas como fullereno. [44] Uno de los co-autores de esta investigación, Julian Voss-Andreae , desde entonces ha creado varias esculturas que simbolizan la dualidad onda-partícula en los fullerenos (ver fullerenos en la cultura popular para más detalles). El escritor científico Marcus Chown indicó en el programa de radio CBC peculiaridades y los quarks en mayo de 2006 que los científicos están tratando de hacer buckyballs exhiben el comportamiento cuántico de existir en dos lugares a la vez ( superposición cuántica ). [45]
[ editar ]Seguridad y toxicidad Moussa et al. (1996-7) [46] [47] estudiaron la toxicidad in vivo de la C 60, después de la administración intraperitoneal de dosis grandes. No hay evidencia de toxicidad que se encontró y los ratones toleraron una dosis de 5 000 mg / kg de peso corporal (PC). Mori et al. (2006) [48] no pudo encontrar la toxicidad en los roedores de C 60 y C 70mezclas tras la administración oral de una dosis de 2 000 mg / kg de peso corporal y no observó evidencia de potencial genotóxico o mutagénico in vitro. Otros estudios no se pudo establecer la toxicidad de los fullerenos:. Por el contrario, el trabajo de Gharbi et al (2005) [49] sugiere que las suspensiones acuosas C 60 no producir toxicidad aguda o subaguda en roedores también podría proteger el hígado en una dosis que dependen de forma contra los radicales libres. Una revisión completa y reciente sobre la toxicidad de fullereno está dada por Kolosnjaj et al. (2007a, b, c). [50] [51] Estos autores revisión de las obras en principio la toxicidad de fullereno en la década de 1990 hasta el presente, y la conclusión de que muy poco evidencia reunida desde el descubrimiento de los fullerenos indican que C 60 es tóxico. Con referencia a los nanotubos, un estudio reciente de Polonia, et al. (2008) [52] en nanotubos de carbono en la cavidad abdominal de los ratones llevó a los autores a sugerir comparaciones con " asbesto -como patogenicidad ". Cabe señalar que esto no era un estudio de inhalación, aunque ha habido varios realizados en el pasado, por lo tanto, es prematuro concluir que los nanotubos se debe considerar que tiene un perfil toxicológico similar al asbesto. Por el contrario, y tal vez ilustrativo de cómo las distintas clases de moléculas que entran en el fullereno término general que cubre una amplia gama de propiedades, Sayes et al. Encontraron que en la inhalación vivo de la C 60 (OH)24 y nano-C 60 en ratas dio ningún efecto, mientras que en las partículas de cuarzo comparación produce una respuesta inflamatoria en las mismas condiciones. [53] Como se señaló anteriormente, los nanotubos son muy diferentes en las propiedades químicas y físicas de C 60, es
decir, el peso molecular, forma, tamaño, características físicas (por ejemplo, como la solubilidad), todos son muy diferentes, por lo que desde un punto de vista toxicológico, los diferentes resultados para el C 60 y los nanotubos no son indicativos de cualquier discrepancia en los resultados. Al considerar los datos toxicológicos, se debe tener cuidado de distinguir entre lo que es necesario normalmente se conoce como fullerenos: (C 60, C 70, ...); derivados de fullerenos: C 60 o fullerenos otros grupos químicos unidos covalentemente, complejos de fullereno (por ejemplo, agua solubilizada con tensioactivos, tales como C-60 PVP: Anfitrión Invitado complejos, como por ejemplo con la ciclodextrina), donde el fullereno está físicamente unido a otra molécula, C 60 nanopartículas, que se extienden en fase sólida de los agregados C 60 cristales, y los nanotubos, que son generalmente mucho más grandes (en términos de peso molecular y tamaño) las moléculas, y la forma son diferentes a los fullerenos esféricos C 60 y C 70, así como tener diferentes propiedades químicas y físicas. Las diferentes moléculas por encima de abarcar el rango de materiales insolubles en medios de comunicación ya sea hidrófila o lipófila, a las moléculas hidrofílicas, lipofílicas, o incluso anfifílicas, y con otros diferentes propiedades físicas y químicas. Por lo tanto, cualquier generalización de la extrapolación de resultados de ejemplo de C 60 a los nanotubos, o viceversa, no es posible, aunque técnicamente todos son los fullerenos, como el término se define como un primer plano de todas las jaulas de carbono molécula. Cualquier extrapolación de los resultados de una molécula a otras moléculas deben tener en cuenta las consideraciones sobre la base de un estudio cuantitativo de análisis estructural de la relación (QSAR), que en su mayoría depende de la proximidad de las moléculas en estudio se encuentran en las propiedades físicas y químicas.
[ editar ]La superconductividad Después de la síntesis de cantidades macroscópicas de los fullerenos, [54] sus propiedades físicas podrían ser investigados. Muy recientemente, Haddon et al. [55]encontraron que la intercalación de los átomos de metales alcalinos en estado sólido C 60 conduce a un comportamiento metálico. [56] En 1991, se reveló que el potasio dopado con C 60 se convierte en superconductor a 18 K. [57 ] Esta fue la más alta temperatura de transición para un superconductor molecular. Desde entonces, la superconductividad se ha informado en fullerenos dopados con varios otros metales alcalinos. [58] [59] Se ha demostrado que la transición superconductores de temperatura en alcalino-metálico dopado aumenta fullereno con la unidad de volumen de células V. [60] [61] Como cesio constituye la más grande de iones alcalinos, cesio dopado fullereno es un material importante en esta familia. Recientemente, la superconductividad a 38 K se ha informado a granel 3 C C 60, [62] , pero sólo bajo la presión aplicada. La temperatura de transición superconductora más de 33 K a la presión ambiente se reporta para el Cs 2 GR 60. [63] El aumento de la temperatura de transición con la unidad de volumen de células que se creía que la evidencia para el mecanismo de BCS de la superconductividad sólidos C60, C 60 porque, entre otras la separación puede estar relacionado con un aumento en la densidad de estados en el nivel de Fermi, N ( ε F). Por lo tanto, ha habido muchos esfuerzos para aumentar la separación interfullerene, en determinadas moléculas, neutral intercalando en la A 3 C 60 de celosía para aumentar el espacio interfullerene mientras que la valencia del C 60 se mantiene sin cambios. Sin embargo, esta técnica de amonificación ha revelado un nuevo aspecto de compuestos de intercalación de fullereno:. La transición Mott-Hubbard y la correlación entre la orientación / objeto orbital de C 60 moléculas y la estructura magnética [64] El C 60 moléculas forman un sólido de moléculas débilmente. El fullerites por lo tanto, los sólidos moleculares, en la que las propiedades moleculares aún sobreviven. Los niveles discretos de
una molécula de C 60 libre son sólo débilmente ampliado en el sólido, lo que conduce a un conjunto de bandas en esencia que no se superponen con una anchura estrecha de alrededor de 0,5 eV. [56] Para un dopado C 60 sólidos, la h de 5 veces u la banda es el HOMO nivel, y las 3 veces t 1u banda es el vacío LUMO nivel, y este sistema es un aislante de la banda. Pero cuando el sólido C 60 es dopado con átomos de metal, los átomos del metal da electrones a la banda t 1u o la parte superior de 3 veces la banda t 1g. [65] Esta ocupación parcial de electrones de la banda lleva a un comportamiento a veces metálica. Sin embargo, A, C 4 60 es un aislante, aunque la banda t 1u es sólo parcialmente lleno y debe ser un metal según la teoría de la banda. [66] Este comportamiento impredecible puede ser explicado por el efecto Jahn-Teller , en donde las deformaciones espontáneas de simetría de las moléculas de alto inducir la división de degenerar nivel para que la energía electrónica. El tipo Jahn-Teller interacción electrón-fonón es lo suficientemente fuerte como en los sólidos C 60 para destruir la imagen de banda para determinados estados de valencia. [64] Una banda estrecha o una fuerte correlación sistema electrónico, y degeneró en estados fundamentales son puntos importantes para entender en la explicación de la superconductividad en los sólidos fullereno. Cuando la U de repulsión entre los electrones es mayor que el ancho de banda, un estado de aislamiento de tierra localizada de electrones se produce en el sencillo modelo de MottHubbard. Esto explica la ausencia de la superconductividad a la presión ambiente en el cesio dopado con C 60 sólidos.[62] de electrones correlación impulsada por la localización de los electrones t 1u excede el valor crítico, lo que el aislante Mott. La aplicación de alta presión reduce la separación interfullerene, por lo tanto, el cesio-dopado C 60 sólidos a su vez metálicas y superconductores. Una teoría completamente desarrollada de C 60 superconductividad sólidos que aún falta, pero ha sido ampliamente aceptado que una fuerte correlación electrónica y la de Jahn-Teller electrón-fonón acoplamiento [67] productos de la electrónica-parejas que muestran
una temperatura de transición de alta cerca del aislante -metales de transición.[68] [ editar ]La quiralidad Algunos fullerenos (por ejemplo, C 76, C 78, C 80 y C 84) son inherentemente quirales debido a que son simétricos D-2, y se han resuelto con éxito. Los esfuerzos de investigación están en curso para desarrollar sensores específicos para sus enantiómeros. [ editar ]La cultura popular Artículo principal: Los fulerenos en la cultura popular
Ejemplos de los fullerenos en la cultura popular son numerosas. Fullerenos apareció en la ficción mucho antes de que los científicos tomaron un serio interés en ellos. En la revista New Scientist que solía haber una columna semanal llamada " Dédalo ", escrito por David Jones , que contiene las descripciones de las tecnologías de humor poco probable. En el año 1966 [69] Jones sugirió que podría ser posible crear moléculas gigantes de carbono hueco mediante la distorsión de una red de plano hexagonal por la adición de átomos de impurezas. El 4 de septiembre de 2010, Google utiliza una forma interactiva giratoria C fullereno 60 como la segunda 'o' en su logo para celebrar el 25 aniversario del descubrimiento de los fullerenos. [70] [71]
