Содержание
- 2. ФУЛЛЕРЕН Первоначально данный класс соединений был ограничен лишь структурами, включающими только пяти- и шестиугольные грани. Заметим,
- 3. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ В 1985 году группа исследователей — Роберт Кёрл, Харольд Крото, Ричард Смолли, Хис и
- 4. СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА Молекулярное образование углерода в форме усечённый икосаэдр имеет массу 720 а. е. м. В
- 5. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУЛЛЕРЕНОВ Наиболее эффективный способ получения фуллеренов основан на термическом разложении графита- электролитический нагрев графитового
- 6. ФУЛЛЕРИД интеркалированный фуллерит; в более широком смысле — соли (комплексы с переносом заряда), анионами в которых
- 7. ОПИСАНИЕ Вследствие высокого сродства к электрону фуллеренов, их молекулы присутствуют в фуллеридах в виде отрицательных ионов.
- 8. ФУЛЛЕРОИДЫ Обладает ферромагнетизмом; новые классы полупроводников; аналогичные соединения с металлами Pt группы, аналогичные свойства
- 9. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ Цепочки фуллеренов Кристалл из фуллеренов Фуллерены образуют цепочки и кристаллы с ρ~1.3 г/см3
- 10. ФУЛЛЕРИТЫ Т=257 К 4 молекулыС60 в элементарной кубической ячейке Показаны их ориентации, оси и направления вращения
- 11. ЭКЗОЭДРАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ: МnNm
- 12. ЭКЗОЭДРАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ: ФУЛЛЕРИДЫ (допирование, легирование, металлофуллерены)
- 13. Сверхпроводники Легированный графит 0,55 К Nb3Ge рекорд 23 К С60К3 18 К C60Na3 нет Распад С60К+→
- 16. УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ это аллотропная модификация углерода, представляющая собой полую цилиндрическую структуру диаметром от десятых до нескольких
- 17. СТРУКТУРА НАНОТРУБОК Любую однослойную углеродную нанотрубку можно представить в виде выкройки из листа графена (представляющего собой
- 18. По типу торцов углеродные нанотрубки бывают открытые; закрытые (заканчивающиеся полусферой, которая может рассматриваться как половина молекулы
- 19. СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА упругие свойства; дефекты при превышении критической нагрузки: в большинстве случаев представляют собой разрушенную ячейку-гексагон
- 23. Скачать презентацию
ФУЛЛЕРЕН
Первоначально данный класс соединений был ограничен лишь структурами, включающими только пяти-
ФУЛЛЕРЕН
Первоначально данный класс соединений был ограничен лишь структурами, включающими только пяти-
является новой аллотропной формой углерода. Молекулы фуллерена состоят из 60,70 атомов, образующих сферу.
Кристаллические фуллерены представляют собой полупроводники.
Разнообразие физико-химических и структурных свойств соединений на основе фуллеренов позволяет говорить о химии фуллеренов как о новом перспективном направлении органической химии.
молекулярное соединение, представляющее собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода. Своим названием фуллерены обязаны инженеру и архитектору Ричарду Бакминстеру Фуллеру, чьи геодезические конструкции построены по этому принципу.
Структура фуллерена:
1. атом
2. связь
1
2
ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ
В 1985 году группа исследователей — Роберт Кёрл, Харольд Крото,
ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ
В 1985 году группа исследователей — Роберт Кёрл, Харольд Крото,
Следует отметить, что открытие фуллеренов имеет свою предысторию: возможность их существования была предсказана ещё в 1971 году в Японии[3] и теоретически обоснована в 1973 году в СССР[4]. За открытие фуллеренов Крото, Смолли и Кёрлу в 1996 году была присуждена Нобелевская премия по химии. Единственным способом получения фуллеренов в настоящий момент (октябрь 2007) является их искусственный синтез. В течение ряда лет эти соединения интенсивно изучали в лабораториях разных стран, пытаясь установить условия их образования, структуру, свойства и возможные сферы применения. Установлено, в частности, что фуллерены в значительном количестве содержатся в саже, образующейся в дуговом разряде на графитовых электродах — их раньше просто не замечали
СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА
Молекулярное образование углерода в форме усечённый икосаэдр имеет массу 720
СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА
Молекулярное образование углерода в форме усечённый икосаэдр имеет массу 720
Следующим по распространённости является фуллерен C70, отличающийся от фуллерена C60 вставкой пояса из 10 атомов углерода в экваториальную область C60, в результате чего молекула 34 является вытянутой и напоминает своей формой мяч для игры в регби.
Так называемые высшие фуллерены[en], содержащие большее число атомов углерода (до 400), образуются в значительно меньших количествах и часто имеют довольно сложный изомерный состав. Среди наиболее изученных высших фуллеренов можно выделить Cn, n=74, 76, 78, 80, 82 и 84.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУЛЛЕРЕНОВ
Наиболее эффективный способ получения фуллеренов основан на термическом разложении
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУЛЛЕРЕНОВ
Наиболее эффективный способ получения фуллеренов основан на термическом разложении
Получения фуллеренов:
1. – графитовые электроды;
2. – охлаждаемая медная шина;
3. – медный кожух;
4. – пружины;
ФУЛЛЕРИД
интеркалированный фуллерит; в более широком смысле — соли (комплексы с
ФУЛЛЕРИД
интеркалированный фуллерит; в более широком смысле — соли (комплексы с
Известны фуллериды таких металлов как натрий, калий, цезий, магний, кальций, стронций, барий, иттербий, самарий, европий и др. Получение фуллеридов может быть основано на непосредственном взаимодействии фуллерита (или растворов фуллеренов) с щелочными металлами, часто — под давлением, электрохимическом допировании фуллеритов, соосаждении испаряемых металла и фуллерена из газовой фазы и т. п. Затем, для получения равновесных фаз, могут быть применены различные режимы температурной обработки (отжига)[5].
ОПИСАНИЕ
Вследствие высокого сродства к электрону фуллеренов, их молекулы присутствуют в фуллеридах
ОПИСАНИЕ
Вследствие высокого сродства к электрону фуллеренов, их молекулы присутствуют в фуллеридах
Другим интересным классом фуллеридов являются соли фуллеренов с органическими донорами электронов, такими, как тетракис(диметиламино)этилен (ТДАЭ) или металлоцены. Такие соединения являются при температурах до ~20 К мягкими органическими ферромагнетиками[5].
ФУЛЛЕРОИДЫ
Обладает ферромагнетизмом; новые классы полупроводников; аналогичные соединения с металлами Pt группы,
ФУЛЛЕРОИДЫ
Обладает ферромагнетизмом; новые классы полупроводников; аналогичные соединения с металлами Pt группы,
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ
Цепочки фуллеренов
Кристалл из фуллеренов
Фуллерены образуют цепочки и кристаллы с ρ~1.3 г/см3
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ
Цепочки фуллеренов
Кристалл из фуллеренов
Фуллерены образуют цепочки и кристаллы с ρ~1.3 г/см3
ФУЛЛЕРИТЫ
Т=257 К
4 молекулыС60 в элементарной кубической ячейке
Показаны их ориентации, оси и
ФУЛЛЕРИТЫ
Т=257 К
4 молекулыС60 в элементарной кубической ячейке
Показаны их ориентации, оси и
Полупроводники с шириной запрещённой зоны порядка:
1,5 ─ 1,95 эВдляС60
1,91 эВ дляС70
1,2 эВ дляС84
Взаимодействие между атомами углерода молекулы С60 составляет около 3,5 эВ и существенно превышает взаимодействие Ван-дер-Ваальса между соседними молекулами кристалла, которое при равновесном расстоянии между центрами молекулы порядка 10,10 А0 составляет величину менее 1,6 эВ на кластер. ДиаметрфуллеренаС60 порядка 7,14 А0 = 0,7 мкм = 14 а0 Расстояние между соседними молекулами = 2,9 А0.
ЭКЗОЭДРАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ: МnNm
ЭКЗОЭДРАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ: МnNm
ЭКЗОЭДРАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ: ФУЛЛЕРИДЫ
(допирование, легирование, металлофуллерены)
ЭКЗОЭДРАЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ: ФУЛЛЕРИДЫ
(допирование, легирование, металлофуллерены)
Сверхпроводники
Легированный графит 0,55 К
Nb3Ge рекорд 23 К
С60К3 18 К
C60Na3 нет
Распад
С60К+→ … →С44К+
С60Cs+→
Сверхпроводники
Легированный графит 0,55 К
Nb3Ge рекорд 23 К
С60К3 18 К
C60Na3 нет
Распад
С60К+→ … →С44К+
С60Cs+→
Углеродные наноконусы. Содержат 5 пятиугольников у вершины и 7 пятиугольников у основания.
УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ
это аллотропная модификация углерода, представляющая собой полую цилиндрическую структуру диаметром
УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ
это аллотропная модификация углерода, представляющая собой полую цилиндрическую структуру диаметром
Волокна со структурой концентрических графитовых слоев.
Получали с конца 1940-хгодов; к 1960 могли получать трубы с диаметром 5 мкм; наблюдали нанотрубки с 1980-хгодов; производят в макроскопических количествах с 1991 года.
Растут пучком, связкой, спиралью.
Получают однослойные, многослойные, интеркалированные.
СТРУКТУРА НАНОТРУБОК
Любую однослойную углеродную нанотрубку можно представить в виде выкройки из
СТРУКТУРА НАНОТРУБОК
Любую однослойную углеродную нанотрубку можно представить в виде выкройки из
Диаметр нанотрубки рассчитывается по диаметру цилиндра, длина окружности которого равна длине вектора R и выражается через индексы хиральности (n, m) как:
где d0 = 0,142 нм — расстояние между соседними атомами углерода в графитовой плоскости.
Другой способ обозначения хиральности состоит в указании угла α между направлением сворачивания нанотрубки и направлением, в котором соседние шестиугольники имеют общую сторону. При этом выбирается наименьший угол, такой что 0° ≤ α ≤ 30°. Однако в этом случае для полного описания геометрии нанотрубки необходимо указать её диаметр[9].
Связь между индексами хиральности (n, m) и углом α даётся соотношением:
По типу торцов углеродные нанотрубки бывают
открытые;
закрытые (заканчивающиеся полусферой, которая может рассматриваться
По типу торцов углеродные нанотрубки бывают
открытые;
закрытые (заканчивающиеся полусферой, которая может рассматриваться
По количеству слоев нанотрубки бывают
однослойные (одностенные);
многослойные (многостенные).
По электронным свойствам
металлические ( n - m делится на 3)[10][11]
полупроводниковые (прочие n и m)
На основе индексов хиральности одностенные нанотрубки разделяют на 3 типа:
n = m - «кресло» или «зубчатые» (armchair), α = 30°
n = 0 - «зигзагообразные» (zigzag), α = 0°
n ≠ m - хиральные
В русскоязычной литературе встречается ошибочное приписывание зубчатым нанотрубкам α = 0° и зигзагообразным трубкам α = 30° (2n, n), распространившееся из обзорной статьи А.В. Елецкого [12].
СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА
упругие свойства; дефекты при превышении критической нагрузки:
в большинстве случаев представляют
СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА
упругие свойства; дефекты при превышении критической нагрузки:
в большинстве случаев представляют
открытые и закрытые нанотрубки