Презентация "Фуллерены и нанотрубки" по химии – проект, доклад

И нанотрубки Фуллерены

Фуллерены - молекулярные соединения, принадлежащие к классу аллотропных форм углерода (другие — алмаз, карбин и графит) и представляющие собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода.

Применение

Как полупроводник (акцептор электронов)

Добавки для получения искусственных алмазов

Антиоксиданты и биофармпрепараты

Сверхпроводящие соединения с С60

Первый фуллерен, и вообще представитель данного класса соединений, бакминстерфуллерен (C60) был обнаружен в 1985 году Ричардом Смолли, Робертом Керл, Джеймсом Хит, Шоном О'Брайен, и Гарольдом Крото в Университете Райса (Хьюстон, штат Техас, США).

Своим названием эти соединения обязаны инженеру и дизайнеру Ричарду Бакминстеру Фуллеру, чьи сферические конструкции построены по этому принципу.

История открытия фуллеренов

Единственным способом получения фуллеренов в настоящий момент является их искусственный синтез.

Так же фуллерены в значительном количестве содержатся в саже, образующейся в дуговом разряде на графитовых электродах 

Получение

В молекулах фуллеренов атомы углерода расположены в вершинах правильных шести- и пятиугольников, из которых составлена поверхность сферы или эллипсоида

. Теоретически возможно 12500 вариантов расположения двойных и ординарных связей (Низший из теоретически возможных фуллеренов C20 представляет собой не что иное, как додекаэдр(двенадцатигранник ).

В углеродном каркасе атомы C находятся в sp2-гибридизацией, причем каждый атом углерода связан с тремя соседними атомами. 4-х валентность реализуется за счет π-связей между каждым атомом углерода и одним из его соседей.

Строение фуллеренов

По своей форме молекула С60 напоминает футбольный мяч, который также имеет форму Архимедового усеченного икосаэдра.

Углеродные нанотрубки - протяжённые структуры, состоящие из свёрнутых гексагональных сеток с атомами углерода в узлах, открытые в 1991 году японским исследователем Иджимой.

Первая нанотрубка была получена путём распыления графита в электрической дуге. Измерения, выполненные с помощью электронного микроскопа, показали, что диаметр таких нитей не превышает нескольких нанометров, а длина от одного до нескольких микрон.

Углеродные нанотрубки

Создание микроскопических весов. Как трос для космического лифта. Создания искусственных мускулов.

Применение нанотрубок

Данные весы действуют на основе колебательных процессов. Под действием электрического тока возникают механические колебания нанотрубки Определив (спектроскопическими методами) частоту её собственных колебаний и прикрепив к ней исследуемый образец, можно определить частоту колебаний нагруженной нанотрубки.

Микроскопические весы

Через формулу пружинного маятника (Где K – субъективная характеристика прибора), можно найти массу груза.

Космический лифт мог бы существенно удешевить перевозки в околоземном пространстве и оказать компаниям помощь в строительстве солнечных электростанций, пересылающих энергию на Землю. А это в свою очередь позволило бы уменьшить объемы сжигаемого топлива и замедлить процесс глобального потепления.

Так как нанотрубки теоретически, могут держать вес и больше тонны, то их можно использовать как трос,но только в теории. Потому как получить достаточно длинные углеродные трубки с толщиной стенок в один атом не удавалось до сих пор.

Трос для космического лифта

Мышцы на нанотрубках

В 1999 году исследовательская группа во главе с Рэем Баухманом выступила с докладом о применении нанотрубок для создания искусственных мышц.

Уже показано, что искусственные мускулы будут по меньшей мере втрое "сильнее" обычных, а используемые для их работы напряжение и сила тока невелики. Искусственные мускулы со временем можно будет использовать для протезирования органов и отдельных мышц (скажем, сердечной).

Участники: Великая Е., Кузьмина Т., Груздева Н., Тукова Н., Курирующий учитель: Левина Э.М.

Источники: http://www.nanometer.ru/ http://www.nano-c.com/ http://lenagold.ru/fon/tum/sepal.html http://www.surf.nuqe.nagoya-u.ac.jp/