Buckminsterfullerene - Buckminsterfullerene

Buckminsterfullerene
Buckminsterfullerene.svg
Buckminsterfullerene-perspective-3D-balls.png
Jména
Preferovaný název IUPAC
(C 60 - I h ) [5,6] fulleren
Ostatní jména
Buckyballs; Fullerene-C 60 ; [60] fulleren
Identifikátory
3D model ( JSmol )
5901022
ČEBI
ChemSpider
Informační karta ECHA 100,156,884 Upravte to na Wikidata
UNII
  • InChI = 1S/C60/c1-2-5-6-3 (1) 8-12-10-4 (1) 9-11-7 (2) 17-21-13 (5) 23-24-14 ( 6) 22-18 (8) 28-20 (12) 30-26-16 (10) 15 (9) 25-29-19 (11) 27 (17) 37-41-31 (21) 33 (23) 43-44-34 (24) 32 (22) 42-38 (28) 48-40 (30) 46-36 (26) 35 (25) 45-39 (29) 47 (37) 55-49 (41) 51 (43) 57-52 (44) 50 (42) 56 (48) 59-54 (46) 53 (45) 58 (55) 60 (57) 59 šekY
    Klíč: XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N šekY
  • InChI = 1/C60/c1-2-5-6-3 (1) 8-12-10-4 (1) 9-11-7 (2) 17-21-13 (5) 23-24-14 ( 6) 22-18 (8) 28-20 (12) 30-26-16 (10) 15 (9) 25-29-19 (11) 27 (17) 37-41-31 (21) 33 (23) 43-44-34 (24) 32 (22) 42-38 (28) 48-40 (30) 46-36 (26) 35 (25) 45-39 (29) 47 (37) 55-49 (41) 51 (43) 57-52 (44) 50 (42) 56 (48) 59-54 (46) 53 (45) 58 (55) 60 (57) 59
    Klíč: XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYAU
  • InChI = 1S/C60/c1-2-5-6-3 (1) 8-12-10-4 (1) 9-11-7 (2) 17-21-13 (5) 23-24-14 ( 6) 22-18 (8) 28-20 (12) 30-26-16 (10) 15 (9) 25-29-19 (11) 27 (17) 37-41-31 (21) 33 (23) 43-44-34 (24) 32 (22) 42-38 (28) 48-40 (30) 46-36 (26) 35 (25) 45-39 (29) 47 (37) 55-49 (41) 51 (43) 57-52 (44) 50 (42) 56 (48) 59-54 (46) 53 (45) 58 (55) 60 (57) 59
    Klíč: XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N
  • C12C3C4C5
Vlastnosti
C 60
Molární hmotnost 720,660  g · mol −1
Vzhled Tmavé jehlicovité krystaly
Hustota 1,65 g / cm 3
nerozpustný ve vodě
Tlak páry 0,4–0,5 Pa (T ≈ 800 K); 14 Pa (T ≈ 900 K)
Struktura
Krychle na střed obličeje, cF1924
Fm 3 m, č. 225
a  = 1,4154 nm
Nebezpečí
Piktogramy GHS GHS07: Zdraví škodlivý
Signální slovo GHS Varování
H315 , H319 , H335
P261 , P264 , P271 , P280 , P302+352 , P304+340 , P305+351+338 , P312 , P321 , P332+313 , P337+313 , P362 , P403+233 , P405 , P501
Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
šekY ověřit  ( co je to   ?) šekY☒N.
Reference na infobox

Buckminsterfullerene je typ fullerenu se vzorcem C 60 . Má klecovitou strukturu srostlých prstenů ( zkrácený icosahedron ), která připomíná fotbalový míč , vyrobená z dvaceti šestiúhelníků a dvanácti pětiúhelníků . Každý atom uhlíku má tři vazby. Je to černá pevná látka, která se rozpouští v uhlovodíkových rozpouštědlech za vzniku fialového roztoku. Sloučenina prošla intenzivní studií, i když bylo nalezeno jen málo aplikací v reálném světě.

Výskyt

Buckminsterfullerene je nejběžnějším přirozeně se vyskytujícím fullerenem. Malé množství z nich lze nalézt v sazích . Existuje také ve vesmíru . Neutrální C 60 byl pozorován v planetárních mlhovinách a několika typech hvězd . Ionizovaná forma, C 60 + , byla identifikována v mezihvězdném prostředí a je nositelem několika difuzních mezihvězdných pásem .

Dějiny

Mnoho fotbalových míčů má stejné uspořádání mnohoúhelníků jako buckminsterfullerene, C 60 .

Teoretické předpovědi molekul buckyball se objevily na konci šedesátých a na začátku sedmdesátých let, ale tyto zprávy zůstaly do značné míry bez povšimnutí. Buckminsterfullerene byl poprvé vytvořen v roce 1984 Ericem Rohlfingem, Donaldem Coxem a Andrewem Kaldorem pomocí laseru k odpaření uhlíku v nadzvukovém paprsku helia. V roce 1985 jejich práci zopakovali Harold Kroto , James R. Heath , Sean O'Brien, Robert Curl a Richard Smalley z Rice University , kteří rozpoznali strukturu C 60 jako buckminsterfullerene.

Astrofyzici souběžně, ale nesouvisející s prací Kroto-Smalley, pracovali se spektroskopisty na studiu infračervených emisí z obřích červených uhlíkových hvězd. Smalley a tým byli schopni použít laserovou odpařovací techniku ​​k vytvoření uhlíkových klastrů, které by potenciálně mohly emitovat infračervené záření na stejné vlnové délce, jakou emitovala červená uhlíková hvězda. Smalleyovi a týmu proto přišla inspirace použít laserovou techniku ​​na grafitu k generování fullerenů.

C 60 objevil v roce 1985 Robert Curl, Harold Kroto a Richard Smalley. Použití laserového odpařování z grafitu našli C n uskupení (kde n > 20 , a to i), z nichž nejběžnější jsou C 60 a C 70 . Jako povrch, ze kterého byl pomocí laserového paprsku odpařen uhlík, byl použit pevný rotující grafitový disk, který vytvořil horkou plazmu, která byla poté vedena proudem plynu s vysokou hustotou hélia. Druhy uhlíku byly následně ochlazeny a ionizovány, což vedlo ke vzniku shluků. Klastry se pohybovaly v molekulárních hmotách, ale Kroto a Smalley našli převahu v klastru C 60, který by mohl být dále vylepšen tím, že by plazma reagovala déle. Zjistili také, že molekula C 60 vytvořila strukturu podobnou kleci, pravidelný zkrácený ikosahedron .

Kroto, Curl a Smalley získali v roce 1996 Nobelovu cenu za chemii za jejich roli v objevu buckminsterfullerenu a příbuzné třídy molekul, fullerenů .

Experimentální důkazy, silný vrchol při 720 atomových hmotnostních jednotkách , naznačovaly, že se tvoří molekula uhlíku se 60 atomy uhlíku, ale neposkytly žádné strukturální informace. Výzkumná skupina po experimentech reaktivity dospěla k závěru, že nejpravděpodobnější strukturou byla sféroidní molekula. Myšlenka byla rychle racionalizována jako základ struktury uzavřené klece ikosahedrické symetrie . Kroto zmínil geodetické kopulovité struktury významného futuristy a vynálezce Buckminstera Fullera jako vlivy při pojmenování této konkrétní látky jako buckminsterfullerene.

V roce 1989 fyzici Wolfgang Krätschmer , Konstantinos Fostiropoulos a Donald R. Huffman pozorovali neobvyklé optické absorpce v tenkých vrstvách uhlíkového prachu (sazí). Saze byly generovány obloukovým procesem mezi dvěma grafitovými elektrodami v heliové atmosféře, kde se materiál elektrody odpařuje a kondenzuje za vzniku sazí v kalící atmosféře. IR spektra sazí mimo jiné vykazovala čtyři diskrétní pásy v těsné shodě s těmi, které byly navrženy pro C 60 .

Další dokument o charakterizaci a ověření molekulární struktury navázal ve stejném roce (1990) na jejich experimenty s tenkým filmem a podrobně také extrakci odpařitelného a v benzenu rozpustného materiálu ze saze generované obloukem. Tento extrakt měl analýzu krystalů TEM a rentgenového záření konzistentní s řadami sférických molekul C 60 , přibližně 1,0 nm v průměru van der Waalsa a očekávanou molekulovou hmotností 720 Da pro C 60 (a 840 Da pro C 70 ) v jejich hmotnostní spektra . Tato metoda byla jednoduchá a účinná pro přípravu materiálu v gramových množstvích za den (1990), což podpořilo výzkum fullerenu a dnes se používá i pro komerční produkci fullerenů.

Objev praktických cest k C 60 vedl k prozkoumání nové oblasti chemie zahrnující studium fullerenů.

Etymologie

Objevitelé allotropu pojmenovali nově nalezenou molekulu po Buckminsteru Fullerovi , který navrhl mnoho geodetických kopulovitých struktur, které vypadají podobně jako C 60 a který zemřel předchozí rok v roce 1983 před objevem v roce 1984. To je však poněkud zavádějící, protože Fullerovy geodetické kopule jsou konstruovány pouze dalším rozdělením šestiúhelníků nebo pětiúhelníků na trojúhelníky, které jsou pak deformovány pohybem vrcholů radiálně ven, aby se vešly na povrch koule. Geometricky řečeno, buckminsterfullerene je přirozeně se vyskytujícím příkladem Goldbergova mnohostěnu . Běžným, zkráceným názvem pro buckminsterfullerene jsou buckyballs .

Syntéza

Saze se vyrábí laserovou ablací grafitu nebo pyrolýzou z aromatických uhlovodíků . Fullereny se extrahují ze sazí organickými rozpouštědly za použití Soxhletova extraktoru . Tento krok poskytne roztok obsahující až 75% C 60 , stejně jako další fullereny. Tyto frakce se oddělí pomocí chromatografie . Fulereny se obecně rozpustí v uhlovodíku nebo halogenovaném uhlovodíku a oddělí se pomocí sloupců oxidu hlinitého.

Struktura

Buckminsterfullerene je komolý dvacetistěn se 60 vrcholy a 32 plochami (20 šestiúhelníků a 12 pětiúhelníků, kde žádný pětiúhelník nesdílí vrchol) s atomem uhlíku na vrcholech každého polygonu a vazbou podél každého okraje mnohoúhelníku. Van der Waalsovy průměr části C
60
molekula má asi 1,01  nanometru (nm). Průměr jádra k jádru C
60
molekula má asi 0,71 nm. C
60
molekula má dvě délky vazby. Vazby kruhu 6: 6 (mezi dvěma šestiúhelníky) lze považovat za „ dvojné vazby “ a jsou kratší než vazby 6: 5 (mezi šestiúhelníkem a pětiúhelníkem). Jeho průměrná délka vazby je 0,14 nm. Každý atom uhlíku ve struktuře je kovalentně spojen se 3 dalšími.

Diagram energetické hladiny pro C 60 pod „ideální“ sférickou (vlevo) a „skutečnou“ ikosaedrickou symetrií (vpravo).

Vlastnosti

Buckminsterfullerene byla po určitou dobu největší známou molekulou, u které bylo pozorováno, že vykazuje dualitu vln a částic ; toto chování teoreticky vykazuje každý objekt. V roce 2020 molekula barviva ftalocyanin vykazovala dualitu, která je slavněji připisována světlu, elektronům a dalším malým částicím a molekulám.

Molekula je stabilní, odolává vysokým teplotám a vysokým tlakům.

C
60
prochází šesti reverzibilními, jednoelektronovými redukcemi na C6-
60
, ale oxidace je nevratná. První redukce potřebuje ≈1,0  V ( Fc / Fc+
), což ukazuje, že C 60 je středně účinný akceptor elektronů. C
60
má tendenci vyhýbat se dvojitým vazbám v pětiúhelníkových prstencích, což činí špatnou delokalizaci elektronů a vede k C
60
nebýt „ superaromatický “. C 60 se chová velmi podobně jako elektronový deficitní alken a snadno reaguje s druhy bohatými na elektrony.

Atom uhlíku v C
60
molekula může být substituována atomem dusíku nebo boru za vzniku C
59
N
respektive C 59 B.

Ortogonální projekce
Vycentrováno Vrchol Okraj
5–6
Okraj
6–6
Tváří v tvář
šestiúhelníku
Obličej
Pentagonu
obraz Dodecahedron t12 v.png Dodecahedron t12 e56.png Dodecahedron t12 e66.png Icosahedron t01 A2.png Icosahedron t01 H3.png
Projektivní
symetrie
[2] [2] [2] [6] [10]

Řešení

Roztok C 60
Rozpustnost C 60
Solventní Rozpustnost
(g/l)
1-chlornaftalen 51
1-methylnaftalen 33
1,2-dichlorbenzen 24
1,2,4-trimethylbenzen 18
tetrahydronaftalen 16
sirouhlík 8
1,2,3-tribrompropan 8
xylen 5
bromoform 5
kumen 4
toluen 3
benzen 1.5
chlorid uhličitý 0,447
chloroform 0,25
n - hexan 0,046
cyklohexan 0,035
tetrahydrofuran 0,006
acetonitril 0,004
methanolu 0,00004
voda 1,3 × 10 −11
pentan 0,004
oktan 0,025
izooktan 0,026
dekan 0,070
dodekan 0,091
tetradekan 0,126
dioxan 0,0041
mesitylen 0,997
dichlormethan 0,254
Optické absorpční spektrum C
60
roztok, vykazující sníženou absorpci pro modré (~ 450 nm) a červené (~ 700 nm) světlo, které vede k purpurové barvě.

Fullereny jsou málo rozpustné v aromatických rozpouštědlech a sirouhlíku , ale nerozpustné ve vodě. Roztoky čistého C 60 mají sytě purpurovou barvu, která po odpaření zanechává hnědý zbytek. Důvodem této barevné změny je relativně úzká energetická šířka pásma molekulárních úrovní zodpovědných za absorpci zeleného světla jednotlivými molekulami C 60 . Jednotlivé molekuly tedy přenášejí určité modré a červené světlo, což vede k purpurové barvě. Po vysušení vede intermolekulární interakce k překrývání a rozšiřování energetických pásem, čímž se eliminuje propustnost modrého světla a způsobují změnu purpurové až hnědé barvy.

C
60
krystalizuje s některými rozpouštědly v mřížce („solváty“). Například, krystalizace C 60 v benzenovém roztoku se získá triklinický krystaly se vzorcem C 60 · 4C 6 H 6 . Stejně jako ostatní solváty, i tento snadno uvolňuje benzen za vzniku obvyklého fcc C 60 . Krystaly C 60 a C o velikosti milimetru
70
lze pěstovat z roztoku jak pro solváty, tak pro čisté fullereny.

Pevný

Mikrofotografie C 60 .
Balení C.
60
v krystalu.

V pevném buckminsterfullerenu přijmou molekuly C 60 motiv fcc ( kubický na střed obličeje ). Začínají se otáčet asi při -20 ° C. Tato změna je spojena s fázovým přechodem prvního řádu na strukturu fcc a malým, ale náhlým zvýšením mřížkové konstanty z 1,411 na 1,4154 nm.

C
60
pevná látka je měkká jako grafit , ale když je stlačena na méně než 70% svého objemu, transformuje se do supertvrdé formy diamantu (viz agregovaný diamantový nanorod ). C
60
filmy a roztok mají silné nelineární optické vlastnosti; zejména jejich optická absorpce roste s intenzitou světla (saturovatelná absorpce).

C
60
tvoří nahnědlou pevnou látku s prahem optické absorpce při ≈1,6 eV. Jedná se o polovodič typu n s nízkou aktivační energií 0,1–0,3 eV; tato vodivost je přičítána vnitřním vadám nebo vadám souvisejícím s kyslíkem. Fcc C 60 obsahuje na svých oktaedrických a čtyřstěnných místech dutiny, které jsou dostatečně velké (0,6 respektive 0,2 nm), aby pojaly atomy nečistot. Když jsou alkalické kovy , dotovaného do těchto dutin, C 60 konvertuje z polovodiče do vodiče nebo dokonce supravodič.

Chemické reakce a vlastnosti

Hydrogenace

C 60 vykazuje malý stupeň aromatického charakteru, ale stále odráží lokalizované dvojné a jednoduché C -C vazebné znaky. Proto může být C 60 podroben adici s vodíkem za vzniku polyhydrofullerenů. C 60 také prochází redukcí břízy . Například C 60 reaguje s lithiem v kapalném amoniaku, následovaným terc -butanolem za vzniku směsi polyhydrofullerenů, jako je C 60 H 18 , C 60 H 32 , C 60 H 36 , přičemž C 60 H 32 je dominujícím produktem. Tato směs polyhydrofullerenů může být znovu oxidována 2,3-dichlor-5,6-dikyano-1,4-benzochinonem za opětného získání C 60 .

Existuje metoda selektivní hydrogenace. Reakcí C 60 s 9,9 ', 10,10'-dihydroanthracenem za stejných podmínek, v závislosti na době reakce, se získá C 60 H 32, respektive C 60 H 18, a selektivně.

C 60 lze hydrogenovat, což naznačuje, že modifikovaný buckminsterfulleren nazývaný organokovové buckyballs (OBB) by se mohl stát prostředkem pro „ skladování hustoty vodíku při vysoké hustotě, teplotě místnosti a okolním tlaku “. Tyto OBB jsou vytvořeny vazbou atomů přechodného kovu (TM) na C 60 nebo C 48 B 12 a poté navázáním mnoha atomů vodíku na tento atom TM, přičemž jsou rovnoměrně rozptýleny uvnitř nitra organokovového buckyball. Studie zjistila, že se spotřebuje teoretické množství vodíku 2 , které lze získat z OBB při okolním tlaku blíží 9  % hmotnostních , hmotnostní podíl, který byl určen jako optimální pro vodíkové palivo od US Department of Energy .

Halogenace

Přidání fluoru , chloru , a bromu dochází na C 60 .

Atomy fluoru jsou dostatečně malé pro přidání 1,2, zatímco Cl 2 a Br 2 se přidávají ke vzdáleným atomům C kvůli sterickým faktorům . Například v C 60 Br 8 a C 60 Br 24 jsou atomy Br ve vzájemných polohách 1,3 nebo 1,4.

Za různých podmínek obrovské množství halogenovaných derivátů C 60 mohou být vyrobeny, některé s mimořádnou selektivitou na jedné nebo obou izomerů přes další možné ty.

Přídavek fluoru a chloru obvykle vede ke zploštění rámce C 60 do bubnovité molekuly.

Přídavek atomů kyslíku

Roztoky C 60 lze okysličovat na epoxid C 60 O. Ozonizace C 60 v 1,2-xylenu při 257 K poskytne meziprodukt ozonid C 60 O 3 , který lze rozložit na 2 formy C 60 O. Rozklad C 60 O 3 při 296 K dává epoxid, ale fotolýzou se získá produkt, ve kterém atom O přemosťuje 5,6-hranu.

Přidání atomu O do C60 Scheme.png

Cykloadice

K funkcionalizaci C 60 se běžně používá Diels -Alderova reakce . Reakcí C 60 s příslušným substituovaným dienem se získá odpovídající adukt.

Dielsova-Alderova reakce mezi C 60 a 3,6-diaryl-1,2,4,5-tetraziny poskytuje C 62 . C 62 má strukturu, ve které je čtyřčlenný prstenec obklopen čtyřmi šestičlennými kruhy.

AC 62 derivát [C 62 (C 6 H 4 -4-Me) 2 ] syntetizován z C 60 a 3,6-bis (4-methylfenyl) -3,6-dihydro-1,2,4,5-tetrazin

Molekuly C 60 mohou být také spojeny prostřednictvím [2+2] cykloadice , čímž se získá sloučenina C 120 ve tvaru činky . Spojení je dosaženo vysokorychlostním vibračním mletím C 60 s katalytickým množstvím KCN . Reakce je reverzibilní, protože C 120 se při zahřátí na 450 K (177 ° C; 350 ° F) disociuje zpět na dvě molekuly C 60 . Při vysokém tlaku a teplotě vede opakovaná [2+2] cykloadice mezi C 60 k polymerovaným fullerenovým řetězcům a sítím. Tyto polymery zůstávají stabilní při okolním tlaku a teplotě, jakmile jsou vytvořeny, a mají pozoruhodně zajímavé elektronické a magnetické vlastnosti, jako jsou feromagnetické nad teplotou místnosti.

Reakce volných radikálů

K reakcím C 60 s volnými radikály snadno dochází. Když je C 60 smíchán s disulfidovým RSSR, radikál C 60 SR • se spontánně vytvoří po ozáření směsi.

Stabilita radikálních druhů C 60 Y do značné míry závisí na sterických faktorech Y. Když je terc -butylhalogenid fotolyzován a nechá se reagovat s C 60 , vytvoří se reverzibilní meziklecová vazba C – C:

Volná radikálová reakce fullerenu s terc-butylovým radikálem.png

Cyklopropanace (Bingelova reakce)

Cyklopropanace ( Bingelova reakce ) je další běžnou metodou pro funkcionalizaci C 60 . Cyklopropanace C 60 se většinou vyskytuje na křižovatce 2 šestiúhelníků v důsledku sterických faktorů.

První cyklopropanace se provádí tak, že se p-brommalonátu s C 60 v přítomnosti báze. Cyklopropanace se také snadno vyskytuje u diazomethanů . Například difenyldiazomethan snadno reaguje s C 60 za vzniku sloučeniny C 61 Ph 2 . Fenyl-Ci- 61 methyl ester kyseliny máselné derivát připraveny cyklopropanace byl studován pro použití v organických solárních článků .

Redoxní reakce - C 60 anionty a kationty

C 60 anionty

LUMO v C 60 je natřikrát degenerovaný, s HOMO - LUMO oddělení relativně malý. Tato malá mezera naznačuje, že ke snížení C 60 by mělo dojít při mírných potenciálech vedoucích k fulleridovým aniontům, [C 60 ] n - ( n  = 1–6). Potenciály středního bodu redukce 1 elektronu buckminsterfullerenu a jeho aniontů jsou uvedeny v následující tabulce:

Redukční potenciál C 60 při 213 K
Poloviční reakce E ° (V)
C 60 + e -C-
60
-0,169
C-
60
+ e -C2-
60
-0,599
C2-
60
+ e -C3-
60
−1,129
C3-
60
+ e -C4-
60
-1,579
C4-
60
+ e -C5-
60
−2,069
C5-
60
+ e -C6-
60
-2,479

C 60 tvoří různé komplexy přenosu náboje , například s tetrakis (dimethylamino) ethylenem :

C 60 + C 2 (NMe 2 ) 4 → [C 2 (NMe 2 ) 4 ] + [C 60 ] -

Tato sůl vykazuje feromagnetismus při 16 K.

Kationty C 60

C 60 obtížně oxiduje. Byly pozorovány tři reverzibilní oxidační procesy pomocí cyklické voltametrie s ultra-suchým methylenchloridem a podpůrným elektrolytem s extrémně vysokou odolností proti oxidaci a nízkou nukleofilitou, jako je [ n Bu 4 N] [AsF 6 ].

Redukční potenciál oxidace C 60 při nízkých teplotách
Poloviční reakce E ° (V)
C 60C+
60
+1,27
C+
60
C.2+
60
+1,71
C2+
60
C.3 a více
60
+2,14

Kovové komplexy

C 60 tvoří komplexy podobné běžnějším alkenům. Byly hlášeny komplexy molybden , wolfram , platina , palladium , iridium a titan . Pentakarbonylové druhy se vyrábějí fotochemickými reakcemi .

M (CO) 6 + C 60 → M ( η 2 -C 60 ) (CO) 5 + CO (M = Mo, W)

V případě komplexu platiny je labilní ethylenový ligand odstupující skupinou v tepelné reakci:

Pt ( η 2 -C 2 H 4 ) (PPh 3 ) 2 + C 60 → Pt ( η 2 -C 60 ) (PPh 3 ) 2 + C 2 H 4

Byly také hlášeny komplexy titanocénu :

( Η 5 - Cp ) 2 Ti ( η 2 - (CH 3 ) 3 SiC≡CSi (CH 3 ) 3 ) + C 60 → ( η 5 -CP) 2 Ti ( η 2 -C 60 ) + (CH 3 ) 3 SiC≡CSi (CH 3 ) 3

Koordinačně nenasycené prekurzory, jako je Vaskův komplex , pro adukty s C 60 :

trans -Ir (CO) Cl (PPh 3 ) 2 + C 60 → Ir (CO) Cl ( η 2 -C 60 ) (PPh 3 ) 2

Jeden takový iridiový komplex [Ir ( η 2 -C 60 ) (CO) Cl (Ph 2 CH 2 C 6 H 4 OCH 2 Ph) 2 ] byl připraven tam, kde kovové centrum promítá dvě elektrony bohatá „ramena“, která objímají host C 60 .

Endohedrální fullereny

Atomy kovů nebo některé malé molekuly, jako je například H 2 a vzácného plynu mohou být zapouzdřeny uvnitř C 60 klece. Tyto endohedrální fullereny se obvykle syntetizují dopingem v atomech kovu v obloukovém reaktoru nebo laserovým odpařováním. Tyto metody poskytují nízké výtěžky endohedrálních fullerenů a lepší způsob zahrnuje otevření klece, zabalení atomů nebo molekul a uzavření otvoru pomocí určitých organických reakcí . Tato metoda je však stále nezralá a bylo syntetizováno tímto způsobem pouze několik druhů.

Endohedrální fullereny vykazují výrazné a zajímavé chemické vlastnosti, které se mohou zcela lišit od zapouzdřeného atomu nebo molekuly, stejně jako od fullerenu samotného. Bylo ukázáno, že zapouzdřené atomy provádějí kruhové pohyby uvnitř klece C 60 , a na její pohyb bylo navázáno pomocí NMR spektroskopie .

Potenciální aplikace v technologii

Optické absorpční vlastnosti C 60 odpovídají slunečnímu spektru způsobem, který naznačuje, že filmy na bázi C 60 by mohly být užitečné pro fotovoltaické aplikace. Díky své vysoké elektronické afinitě je jedním z nejběžnějších akceptorů elektronů používaných v solárních článcích na bázi dárce/akceptoru. Účinnost přeměny až 5,7% byla zaznamenána v C 60 -polymerních buňkách.

Potenciální aplikace ve zdraví

Požití a rizika

C 60 je citlivý na světlo, takže ponechání C 60 pod expozicí světla způsobí jeho degradaci a stane se nebezpečným. Požití roztoků C 60 , které byly vystaveny světlu, by mohlo vést k rozvoji rakoviny (nádorů). Řízení produktů C 60 pro požití člověkem proto vyžaduje opatrná opatření, jako jsou: zpracování ve velmi tmavých prostředích, uzavírání do lahví s velkou neprůhledností a skladování na tmavých místech a další, jako je spotřeba za špatných světelných podmínek a používání štítků k upozornění na problémy se světlem.

Roztoky C 60 rozpuštěné v olivovém oleji nebo vodě, pokud jsou chráněny před světlem, byly pro hlodavce shledány netoxickými.

Jinak studie zjistila, že C 60 zůstává v těle déle než obvykle, zejména v játrech, kde má tendenci se hromadit, a proto má potenciál vyvolat škodlivé účinky na zdraví.

Oleje s C60 a riziky

Experiment v letech 2011–2012 podával potkanům roztok C 60 v olivovém oleji, čímž došlo k významnému prodloužení jejich životnosti. Od té doby bylo mnoho olejů s C 60 prodáváno jako antioxidační produkty, ale nevyhýbá se problému s jejich citlivostí na světlo, která je může změnit na toxické. Pozdější výzkum potvrdil, že expozice světlu degraduje roztoky C 60 v oleji, čímž je toxický a vede k „masivnímu“ zvýšení rizika vzniku rakoviny (nádorů) po jeho konzumaci.

Aby se zabránilo degradaci působením světla, vyžadují oleje C 60 výrobu ve velmi tmavých prostředích, uzavřené do lahví s velkou neprůhledností a uchovávané ve tmě, přičemž je vhodné je také konzumovat za špatných světelných podmínek a pomocí štítků varovat před nebezpečí světla pro C 60 .

Někteří výrobci dosáhli rozpuštění C 60 ve vodě, aby se vyhnuli možným problémům s oleji, ale to by C 60 neochránilo před světlem, proto jsou nutná stejná opatření.

Reference

Bibliografie

Další čtení

externí odkazy