Buckminsterfullerene C60 Applicazione industriale per deposizione di PVD

Attrezzatura di evaporazione ad induzione C60

Proprietà:

All'inizio degli anni 2000, le proprietà chimiche e fisiche dei fullereni erano un argomento di ricerca e sviluppo. La scienza popolare ha discusso i possibili usi dei fullereni (grafene) nelle armature.[41] Nell'aprile 2003, i fullereni erano allo studio per un potenziale uso medicinale: legare antibiotici specifici alla struttura per colpire i batteri resistenti e anche alcune cellule tumorali come il melanoma. Il numero di ottobre 2005 di Chimica e Biologia conteneva un articolo che descriveva l'uso dei fullereni come agenti antimicrobici attivati dalla luce[42]

Nel campo delle nanotecnologie, la resistenza al calore e la superconduttività sono alcune delle proprietà più studiate.

Un metodo comune usato per produrre i fullereni è quello di inviare una grande corrente tra due elettrodi di grafite vicini in un'atmosfera inerte. L'arco di plasma di carbonio risultante tra gli elettrodi si raffredda in residui di fuliggine da cui è possibile isolare molti fullereni.

Ci sono molti calcoli che sono stati fatti utilizzando metodi quantistici ab-initio applicati ai fullereni. Con i metodi DFT e TD-DFT si possono ottenere spettri IR, Raman e UV. I risultati di tali calcoli possono essere confrontati con i risultati sperimentali.

Aromaticità

I ricercatori sono stati in grado di aumentare la reattività dei fullereni attaccando gruppi attivi alla loro superficie. Buckminsterfullerene non mostra "superaromaticità": gli elettroni negli anelli esagonali non delocalizzano su tutta la molecola.

Un fullerene sferico di n atomi di carbonio ha n elettroni pi-bonding, liberi di delocalizzare. Queste dovrebbero cercare di delocalizzare l'intera molecola. La meccanica quantistica di una tale disposizione dovrebbe essere come un solo guscio della ben nota struttura meccanica quantistica di un singolo atomo, con un guscio riempito stabile per n = 2, 8, 18, 32, 50, 72, 72, 98, 128, ecc; cioè due volte un numero quadrato perfetto; ma questa serie non include 60. Questa regola 2(N + 1)2 (con N intero) per l'aromaticità sferica è l'analogo tridimensionale della regola di Hückel. Il 10+ cation soddisferebbe questa regola e dovrebbe essere aromatico. Questo è stato dimostrato essere il caso utilizzando la modellazione chimica quantistica, che ha dimostrato l'esistenza di forti correnti di sfera diamagnetica nel cationi.[43]

Come risultato, C60 in acqua tende a raccogliere altri due elettroni e a diventare un anione. Il nC60 descritto di seguito può essere il risultato del tentativo di C60 di formare un legame metallico sciolto.

Chimica

Articolo principale: Chimica del fullerene

I fullereni sono stabili, ma non del tutto inattivi. Gli atomi di carbonio ibridizzati sp2, che sono al loro minimo di energia nella grafite planare, devono essere piegati per formare la sfera o il tubo chiuso, che produce la deformazione angolare. La reazione caratteristica dei fullereni è l'addizione elettrofila a 6,6 legami doppi, che riduce la deformazione angolare cambiando i carboni ibridizzati sp2 in quelli ibridizzati sp3. La variazione degli orbitali ibridizzati fa diminuire gli angoli di legame da circa 120° negli orbitali sp2 a circa 109,5° negli orbitali sp3. Questa diminuzione degli angoli di legame permette ai legami di piegarsi meno quando si chiude la sfera o il tubo, e quindi la molecola diventa più stabile.

Altri atomi possono essere intrappolati all'interno dei fullereni per formare composti di inclusione noti come fullereni endoedrici. Un esempio insolito è il fullerene a forma di uovo Tb3N@C84, che viola la regola isolata del pentagono.[44] Recenti prove di un impatto meteorico alla fine del periodo Permiano sono state trovate analizzando i gas nobili così conservati.[45] Gli inoculi a base di metallofullerene che utilizzano il processo dell'acciaio inossidabile stanno iniziando la produzione come uno dei primi usi commercialmente praticabili delle buckyballs.

Tecnologia di produzione

I processi di produzione del fullerene comprendono i seguenti cinque sottoprocessi: i) sintesi di fullereni o di fuliggine contenente fullereni; ii) estrazione; iii) separazione (purificazione) per ciascuna molecola di fullerene, ottenendo fullereni puri come C60; iv) sintesi di derivati (per lo più utilizzando le tecniche di sintesi organica); v) altri trattamenti successivi come la dispersione in una matrice. I due metodi di sintesi utilizzati nella pratica sono il metodo ad arco e il metodo di combustione. Quest'ultimo, scoperto presso il Massachusetts Institute of Technology, è preferito per la produzione industriale su larga scala [57][58][58]

Applicazioni

I fullereni sono stati ampiamente utilizzati per diverse applicazioni biomediche, tra cui la progettazione di mezzi di contrasto MRI ad alte prestazioni, mezzi di contrasto per immagini a raggi X, terapia fotodinamica e somministrazione di farmaci e geni, riassunti in diverse revisioni complete.

Royal Technology e "School of Material Science & Engineering University di Shanghai" sono state coopereted insieme

e ha sviluppato la macchina di rivestimento PVD per ulteriori applicazioni R & D

Con metodo di evaporazione induttivo per depositare film sottile in ambiente ad alto vuoto sui prodotti