フラーレンは炭素の同素体です。フラーレンの分子は炭素原子で構成されており、中空のケージのような構造を形成するように接続されています。炭素原子のみを含む分子です。フラーレン C20 には 20 個の炭素原子が含まれています。フラーレン C60 は、バックミンスターフラーレンとして知られています。次のトピック、合成プロセス、特性、さまざまな種類、およびそれらの用途では、フラーレンの概要を説明します。
リガンドとしてのフラーレン
配位子は電子対の供与体として機能し、中心原子はこれらの電子対の受容体として機能します。フラーレンは、最初に配位子として使用されました。システム [(Ph3)P]₂Pt(n²-C60)] では、フラーレン C60 はプラチナの伝説として機能します。この方程式では、プラチナが中心原子です。フラーレン配位子は、電子が欠乏している電子欠乏アルケンによく似ています。この結合は、2 つの 6 員環の接合点で発生します。
フラーレンの合成
フラーレンの合成にはアーク放電法が用いられます。ヘリウムまたはアルゴン雰囲気中で、2 つのグラファイト電極間に高電流を流します。この方法では、負の炭素電極が蒸発します。すすが生成され、水冷面で収集されます。すすを回収するために、真空を破り、すすをトルエンまたはベンゼンに回収する。得られたすすはフラーレンの混合物です。
フラーレンの物性
- 水への溶解度
フラーレンは水や多くの溶剤には溶けません。
- 導電率
フラーレンは電気を通すことができません。それらは純粋な形の絶縁体です。それらは、アルカリ金属がドープされている場合にのみ、超伝導体または半導体として機能します。
- ボラティリティ
フラーレンは常温では蒸発しません。それらは本質的に揮発性です。
- 柔らかく滑りやすい
フラーレンの分子間力は弱いです。これらの力を克服するために必要なエネルギーはほとんどありません。柔らかく滑りやすく、融点が低いです。
フラーレンの化学的性質
- 有機溶剤への溶解度
フラーレンは水には溶けませんが、有機溶剤には溶けやすい性質があります。クロロベンゼン、1,2,3-トリクロロプロパン、トルエンなどの溶媒はフラーレンを溶解できます。
- 超伝導
フラーレンはアルカリ金属と混合すると電気を通し、超伝導体の性質を示します。
- 触媒
硫化水素 (H2S) が酸化されて硫黄 (S) が形成されると、フラーレン C60 が触媒として作用し、プロセスをスピードアップします。
- 芳香性
フラーレンは、N が整数の場合、分子内の原子数が 2(N+1)2 に等しい場合にのみ、芳香族特性を示すことがあります。
- 電子親和力
フラーレンは容易に電子を受け取り、フリーラジカルと反応することができます。それらは 3 つ以上の電子を受け取ることができ、優れた酸化剤です。
- 強磁性
フラーレンは強磁性の性質を示します。
フラーレンの種類
フラーレンには、構造の違いからさまざまな種類があります。それらのいくつかは次のとおりです:
- バッキーボール クラスター
これは、最初に発見されたナノ粒子の 1 つであるフラーレンの一種です。そのサイズは、20 から 60 の炭素原子の範囲です。バッキーボール クラスターの最も一般的なサイズは 60 です。
- ナノチューブ
これらは、炭素原子でできた中空の管です。原子の直径は通常、ナノメートル単位で測定されます。単一または複数の壁を持つことができます。電子産業で広く使用されています。
- メガチューブ
これらは、原子の寸法に関してはナノチューブよりも大きい。これらは通常、異なる次元の異なる分子を輸送するために使用されます。
- ポリマー
これらは高分子です。それらは共有化学結合を共有します。それらは炭素鎖で構成されています。高温または高圧にさらされると、2 次元または 3 次元のポリマーが形成されます。
- ナノオニオン
ナノオニオンは、バッキーボールのコアを取り囲む、複数の炭素層で構成される球状の粒子です。かごの中のタマネギの一種です。
- リンクされた「ボールとチェーン」ダイマー
名前が示すように、炭素鎖が 2 つのバッキーボールを連結したタイプのフラーレンです。
- フラーレン リング
これらは、連結されたバッキーボールのリングです。
フラーレンの応用
- フラーレンは医療分野で優れた用途を持っています。それらは、光線力学療法の抗酸化剤、抗菌剤、および光合成剤として使用されます。フラーレンはかごのような構造であるため、薬物送達に使用されます。
- フラーレンは水の浄化の触媒として使用されます。
- フラーレンの球状構造により、潤滑剤として使用されます。分子ボール ベアリングとして機能します。
- フラーレンは、アルカリ金属と混合すると超伝導体として使用されます。
- エレクトロニクス、マイクロエレクトロニクス分野、非線形光学デバイスで使用されます。
結論
フラーレンは、科学技術の分野で重要な分子として登場しました。水に溶けるフラーレンの誘導体が合成されました。 HIVの活動を阻害することができます。 AIDSの治療薬として利用できる可能性があります。すべてのナノチューブの引張強度は、ナノサージェリーまたはマイクロサージェリーで役立つ可能性があります。建物の建設、航空機、自動車に大きな影響を与えます。フラーレンは、その実用的な特性から、さまざまな産業やナノテクノロジーの分野で重要な研究テーマとなっています。
