|
Fullerenga o'xshash materiallar
Grafit, olmos va barcha tan olingan karbin uzoq vaqtdan beri uglerodning asosiy allotron holatlari hisoblangan. Ular sanoat va texnologiyaning ko'plab sohalarida, shu jumladan mikro va optoelektronikada qo'llanilgan. 20-asrning oxiriga 10 yil qolganda uglerodning yangi molekulyar shakllari dastlab kosmosda kashf etilgan, keyin esa laboratoriyada olingan - fullerenlar va fullerenga o'xshash alohida moddalar va materiallar. O'tgan asrning oxirida har yili fullerenlar (ularni tayyorlash, tadqiq qilish va qo'llash) bo'yicha 1000 tagacha va undan ortiq nashrlar nashr etilgan. Fulleren tuzilmalarining o'z-o'zini tashkil etishi hamma joyda sodir bo'lishi aniqlandi: kosmosda, Yerdagi tabiiy jarayonlarda, sanoat jarayonlarida (qora metallurgiya), laboratoriyalarda. Ushbu materiallarning xossalari va tuzilishi shunchalik xilma-xil va qiziqarliki, fulleren materiallari sanoatda keng qo'llanila boshlandi: mikro va nanoelektronikadan samarali dori vositalarigacha.
Hozirgi vaqtda olingan va o'rganilayotgan fulleren materiallariga quyidagilar kiradi:
· Fullerenlar. Ular molekulyar kristalli qattiq moddalarni, ko'pincha molekulalarining katta o'lchamlari va yuqori simmetriyasi tufayli - erish nuqtasi bo'lmagan plastik kristallarni hosil qiladi. Ular sharlar yoki ellipslar shakliga ega bo'lgan molekulalar tomonidan hosil bo'ladi, ammo boshqa kombinatsiyalar mumkin (uglerod tsilindrli yarim sharlar). Ko'p qatlamli sharlar yoki ellipslar ("oolitik" yoki "bulbous" tuzilmalar) mumkin. Fullerenlarning asosiy vakili molekulalarining kattaligi 1 nm, eritmada molekulalar Broun zarrasi xossalariga ega;
· Uglerod nanotubalari. Ular turli yo'nalishlarda o'ralgan va uchlari to'rli uglerod yarim sharlari bilan yopilgan grafit tekisliklaridan hosil bo'ladi. Bunday "grafit" nanotubalar bir devorli yoki ko'p devorli bo'lishi mumkin. Ikkinchisini oksidlanish va qirqish orqali bir qatlamli qatlamlarga aylantirish mumkin. Uglerod nanotubalari shoxlangan va egilgan bo'lishi mumkin. Bunday holda ular o'zlarining dastlabki "grafit" tuzilishini yo'qotadilar va "grafit" deb nomlanmaydilar. Bir devorli nanotubalar diametri 1 dan 10 nm gacha va uzunligi 100-1000 nm va undan ko'p, ko'p qatlamli nanotubalarning diametri va uzunligi 10-100 marta kattaroqdir. Qattiq jismlar nanotubalar to'plamlaridan yoki kollinear (lekin qisqaroq) shakllanishlardan hosil bo'lishi mumkin;
· To'ldirilgan fullerenlar (endo-derivativlar). To'ldirish inert yoki boshqa gazlar molekulalari, kichik organik va noorganik molekulalar, metall atomlari (ishqoriy, gidroksidi tuproq, lantanidlar va boshqalar) bo'lishi mumkin. Bunday hosilalarni olishdagi qiyinchiliklarga va unumdorligi pastligiga qaramay, ularning o‘ziga xos xossalari sintezi va qo‘llanilishi mumkin bo‘lgan yo‘nalishlarini o‘rganish zaruratini tug‘diradi. Bu hosilalarning ko'pchiligi metallarga nisbatan juda past ionlanish potentsialiga ega va, ko'rinishidan, metall xossalariga ega;
· To'ldirilgan uglerod nanotubalari. Yuqoridagilarga qo'shimcha ravishda, to'ldirish uchun kichikroq diametrli fullerenlardan foydalanish mumkin;
· Noorganik nanotubalar (va boshqalar).
Patent adabiyoti va fullerenga o'xshash materiallar uchun arizalar juda xilma-xildir. Fullerenga o'xshash materiallar bir qator ajoyib xususiyatlarga ega, jumladan kimyoviy qarshilik, yuqori quvvat, qattiqlik, qattiqlik, issiqlik o'tkazuvchanligi va (ehtimol, eng muhimi) elektr o'tkazuvchanligi. Molekulyar simmetriyaning nozik xususiyatlariga ko'ra, fullerenlar va nanotubalar dielektriklar, yarim o'tkazgichlar bo'lishi mumkin, metall o'tkazuvchanlikka va yuqori haroratli o'ta o'tkazuvchanlikka ega. Ushbu xususiyatlar nano o'lchovli geometriya bilan birgalikda ularni deyarli ideal, hatto noyob - elektr simlari, o'ta o'tkazuvchan birikmalar yoki molekulyar elektronika deb atash mumkin bo'lgan butun qurilmalarni yaratish uchun materiallarga aylantiradi. Turli sxemalardagi elementlarning kimyoviy birikmasi fullerenning xossalari bilan ma'qul bo'lib, u +6 dan -6 gacha ionlar hosil qilishi mumkin va turli matritsalarda - donorlar, qabul qiluvchilar, erkin radikallar va ionlar bilan bog'lanish. Fullerenlar, shuningdek, femtosekundli optik tolali ma'lumotlarni uzatish uchun molekulyar optoelektronik qurilmalarni yaratish uchun ham ishlatilishi mumkin. Elektron nurlar yoki ionlashtiruvchi ta'sir ostida fullerenlarning polimerizatsiyasi yangi avlod rezistentlarini olish imkonini beradi.
Uglerod nanotubalari zond mikroskoplarini skanerlash uchun igna zondlari sifatida va dala emissiya displeylarida, yuqori quvvatli kompozit materiallarda, manipulyatsiya va yig'ilishga duchor bo'lgan qisqa nanotubalar davrlari bo'lgan elektron qurilmalarda qo'llaniladi. Fulleren materiallarining molekulyar tabiati ushbu elementlarni foydali tuzilmalarga, materiallarga va, ehtimol, molekulyar elektron qurilmalarga yig'ish uchun kimyoviy strategiyani ishlab chiqishga imkon beradi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
