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HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA, TECNOLOGÍA, OBJETOS ALREDEDOR DE NOSOTROS
fullerenos. Historia de la invención y la producción.
Directorio / La historia de la tecnología, la tecnología, los objetos que nos rodean. Fullerene, buckyball o buckyball es un compuesto molecular que pertenece a la clase de formas alotrópicas de carbono y que representa poliedros cerrados convexos compuestos por un número par de átomos de carbono coordinados tres. Los fullerenos deben su nombre al ingeniero y arquitecto Richard Buckminster Fuller, cuyas estructuras geodésicas se basan en este principio. Inicialmente, esta clase de uniones se limitaba a estructuras que contenían solo caras pentagonales y hexagonales.
La sustancia más dura de la naturaleza es el diamante. Este compuesto de carbono tiene una red cristalina en forma de tetraedro, una pirámide con cuatro caras triangulares iguales. Sus cimas están formadas por cuatro átomos de carbono. Un triángulo es una figura muy rígida, se puede romper, pero no se puede deformar ni aplastar. Es por eso que la fuerza del diamante es tan alta. En la naturaleza, los cristales se conocen con una red que no consiste en átomos, sino en moléculas. Si las moléculas son lo suficientemente grandes y los enlaces entre ellas son fuertes, entonces la red cristalina es extremadamente fuerte. Los fullerenos cumplen plenamente estas condiciones: al tener un diámetro superior a 0,5 nm, se combinan en un cristal con células de menos de 1,5 nm. Como suele ser el caso, el descubrimiento de fullerenos no fue el resultado de una búsqueda dirigida. La principal dirección de trabajo en el laboratorio de R. Smalley en la Universidad de Rice (Texas), donde se realizó un descubrimiento en la década de 1980 relacionado con el estudio de la estructura de los clusters metálicos. La técnica de este tipo de estudios se basa en medir los espectros de masas de las partículas que se forman como resultado de la intensa acción de la radiación láser sobre la superficie del material objeto de estudio.
"En agosto de 1985, el famoso astrofísico G. Kroto llegó al laboratorio de Smalley", escribe Alexander Valentinovich Yeletsky en el Soros Educational Journal, "quien trabajó en el problema de identificar los espectros de radiación infrarroja emitida por algunos cúmulos interestelares. Uno de los posibles Las soluciones a este problema son bastante antiguas en astrofísica, podrían estar asociadas con cúmulos de carbono que, como saben, forman la base de los cúmulos interestelares. El propósito de la visita de Kroto a Texas fue un intento, utilizando el equipo del laboratorio de Smalley, para obtener una conclusión sobre su posible estructura a partir del espectro de masas de los grupos de carbono. Los resultados de los experimentos llevaron a un estado de shock de sus participantes. Mientras que para la mayoría de los clusters previamente estudiados, los valores típicos de los números mágicos son 13, 19, 55, etc., dependiendo de la disposición mutua de los átomos, se observaron picos claramente pronunciados con el número de átomos de 60 y 70 en El espectro de masas de los cúmulos de carbono La única característica consistente de los cúmulos de carbono se explicó mediante la hipótesis de que los átomos de carbono forman estructuras esferoidales y esféricas cerradas estables, más tarde llamadas fullerenos. Esta hipótesis, posteriormente confirmada por estudios más detallados, formó esencialmente la base para el descubrimiento de los fullerenos. La publicación de las primeras observaciones de fullerenos se envió a la revista "Nature" 20 días después de la llegada de Kroto a Texas. En este artículo, además de la suposición de la forma esferoidal de los fullerenos, se plantearon ideas sobre la posibilidad de la existencia de moléculas endoédricas de fullereno, es decir, moléculas que contienen uno o más átomos de otro elemento. Investigaciones posteriores confirmaron esta suposición. La distancia entre las moléculas en tales cristales es menor que la distancia entre los átomos en la red de diamantes. Además, en las células de ambos tipos existe un fullereno “especial” que interactúa con el resto a través de 12-16 enlaces intermoleculares muy cortos y fuertes. Todo esto determina la extraordinaria dureza de la fullerita cristalina: es de dos a tres veces mayor que la dureza del diamante. Por el descubrimiento de los fullerenos, G. Kroto, R. Smalley y R. Curl recibieron el Premio Nobel de Química. El verdadero auge en la investigación de fullereno comenzó en 1990. Esto sucedió luego de que el astrofísico alemán W. Kretschmer y el investigador estadounidense D. Huffman desarrollaran una tecnología para obtener fullerenos en cantidades suficientes. La tecnología se basa en la atomización térmica de un arco eléctrico con electrodos de grafito y la posterior extracción de fullerenos de los productos de atomización utilizando solventes orgánicos, como benceno, tolueno. La nueva tecnología ha permitido a numerosos laboratorios científicos investigar los fullerenos no solo en forma molecular, sino también en estado cristalino. Como resultado, se hicieron nuevos descubrimientos. Así, en 1991, científicos estadounidenses descubrieron la superconductividad de los cristales de fullereno dopados con átomos de metales alcalinos, con una temperatura crítica de 18 a 40 grados Kelvin, según el tipo de metal alcalino. Y hasta el día de hoy, la investigación y el desarrollo en el campo de los fullerenos es una de las áreas prioritarias de la ciencia y la tecnología mundial. Tal popularidad está asociada a las sorprendentes propiedades fisicoquímicas de los fullerenos, que abren la posibilidad de su aplicación. Las moléculas de fullereno tienen una alta electronegatividad. Son capaces de adjuntar hasta seis electrones libres a sí mismos. Esto hace que los fullerenos sean oxidantes fuertes. Son capaces de formar muchos compuestos químicos nuevos con nuevas propiedades interesantes. Los compuestos químicos de los fullerenos incluyen anillos de carbono de seis miembros con enlaces simples y dobles. Por lo tanto, pueden considerarse como un análogo tridimensional de los compuestos aromáticos. Los cristales de fullereno son semiconductores con una banda prohibida de 1-2 eV. Exhiben fotoconductividad cuando se irradian con luz visible. “La gama de posibles aplicaciones tecnológicas de los fullerenos es amplia", escribe Ezersky. "Por ejemplo, el uso de fullerenos como aditivo para el aceite lubricante reduce significativamente (hasta 10 veces) el coeficiente de fricción de las superficies metálicas y, en consecuencia, aumenta la resistencia al desgaste de piezas y conjuntos.También se están desarrollando activamente otras posibilidades de aplicaciones masivas de fullerenos, asociadas, en particular, con la creación de un nuevo tipo de baterías recargables que, a diferencia de las baterías de litio utilizadas tradicionalmente, no están sujetas a destrucción de electrodos. El problema del uso de fullerenos en medicina y farmacología merece especial atención. Una de las principales dificultades que se interponen en el camino de una solución exitosa de este problema está asociada con la creación de compuestos de fullereno no tóxicos solubles en agua que podrían introducirse en el cuerpo humano y administrarse con sangre al órgano sujeto a acción terapéutica. La idea de crear medicamentos contra el cáncer basados en compuestos de fullereno endoédricos solubles en agua (moléculas de fullereno que contienen uno o más átomos de un elemento) con isótopos radiactivos incrustados dentro de la estructura de fullereno es ampliamente discutida en la literatura. La introducción de dicho fármaco en el tejido permitirá afectar selectivamente a las células afectadas por el tumor, impidiendo su posterior reproducción". Autor: Musskiy S.A.
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