ФУЛЛЕРЕН

Термин
фуллерен
Термин на английском
fullerene
Синонимы
buckyball
Аббревиатуры
Связанные термины
кластер, магические кластеры, нановискер, луковичная форма углерода, нанометр, углеродные наноматериалы, фуллерен, эндоэдральный, хроматография, векторы на основе наноматериалов, фуллерид
Определение

Аллотропная модификация углерода, часто называемая молекулярной формой углерода, включающая целый ряд атомных кластеров Cn (n = 20-540).

Описание

Фуллерены Cn с n < 60 мало устойчивы. Наибольшую стабильность имеет фуллерен C60 со структурой правильного усеченного икосаэдра, как следствие - это наиболее распространённая и изученная молекула из всего семейства фуллеренов. В молекуле фуллерена C60 атомы углерода образуют замкнутую полую сферическую поверхность, состоящую из 5- и 6-членных колец, причем каждый атом имеет координационное число, равное трем, и находится в вершинах двух шестиугольников и одного пятиугольника. Формирование замкнутой сферической структуры происходит благодаря внедрению 5-членных колец в гексагональные графитовые плоскости. Пятиугольник, встроенный в графитовую плоскость, индуцирует ее искривление на 30 ?, поэтому во всех фуллеренах имеется 12 пятиугольников, что обеспечивает замкнутую поверхность, и n шестиугольников.Таким образом, все эти молекулы отличаются друг от друга количеством шестиугольников.

Диаметр молекулы фуллерена C60 составляет 0.72-0.75 нм. Высокой стабильностью обладает также фуллерен C70 в форме замкнутого сфероида. Фуллерены можно рассматривать как сферическую форму графита, так как механизмы межатомного связывания в фуллерене и объемном графите в большой степени подобны. Как правило при кристаллизации из растворов или газовой фазы C60 образует трехслойную упаковку, соответсвующую гранецентрированной кубической сингонии.

Фуллерены получают электродуговым, электронно-лучевым или лазерным распылением графита в атмосфере He при давлении газа ~104 Па. Образующаяся сажа конденсируется на холодной поверхности реактора, собирается и обрабатывается в кипящем толуоле, бензоле, ксилоле или других органических растворителях. После выпаривания раствора образуется черный конденсат, который примерно на 10-15 % состоит из смеси фуллеренов C60 и C70 в отношении 3:1 и содержит около 2 вес.% более тяжелых фуллеренов.

Введением во внутреннюю полость фуллерена атома какого-либо металла получают эндоэдральные фуллерены [email protected]n, присоединением функциональных групп по двойным связям фуллерена получают экзоэдральные фуллерены C60Xn (X = H, I, Br, Cl, F, -CF3 n = 2-48), замещением углерода атомами другого сорта получают замещенные фуллерены (например, C59B, C48N12, C59-2nFe, где n = 0-10 или C60, 70Mx, где M = Rh, Ir и x = 3-15 для Rh и x = 2-5 для Ir).

Авторы
  • Гусев Александр Иванович, д.ф.-м.н.
  • Гольдт Илья Валерьевич, к.х.н.
Ссылки
  1. Гусев А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. Изд. 2-е, исправленное и до-полненное. Москва: Наука-Физматлит, 2007. 416 с.
  2. Gusev A.I. Rempel A.A. Nanocrystalline Materials. - Cambridge: Cambridge International Science Publishing, 2004. - 351 p.
  3. Сидоров Л.Н., Юровская М.А., Борщевский А.Я., Трушков И.В., Иоффе И.Н. Фуллерены. - Москва: Экзамен, 2005 - 687 с.
Иллюстрации
Структуры фуллеренов Cn (n = 24-70) и замещенного фуллерена

Структуры фуллеренов Cn (n = 24-70) и замещенного фуллерена C48N12


Теги
Разделы
(Источник: «Словарь основных нанотехнологических терминов РОСНАНО»)


Энциклопедический словарь нанотехнологий 

ФУЛЛЕРЕН, ЭНДОЭДРАЛЬНЫЙ →← ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

T: 0.105277931 M: 3 D: 3