Πώς προετοιμάζονται οι φουλλερενές;
1. Μέθοδος εκφόρτισης τόξου:
* Αυτή είναι η πιο παραδοσιακή και ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος για την παρασκευή φουλλερενίων.
* Περιλαμβάνει την εξάτμιση ηλεκτροδίων γραφίτη σε ατμόσφαιρα ηλίου χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρικό τόξο.
* Ο ατμός του άνθρακα συμπυκνώνεται στη συνέχεια σε μια κρύα επιφάνεια, σχηματίζοντας μια απόθεση που μοιάζει με αιθάλες που περιέχει φουλλερενάρια.
* Αυτή η μέθοδος αποδίδει ένα μείγμα φουλλερενίων, με το C60 να είναι το πιο άφθονο.
2. Μέθοδος καύσης:
* Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει την καύση υδρογονανθράκων όπως το μεθάνιο ή το ακετυλένιο σε ένα ελεγχόμενο περιβάλλον με έλλειψη οξυγόνου.
* Η ατελής διαδικασία καύσης δημιουργεί αιθάλη άνθρακα που περιέχει φουλλερενάρια.
* Η απόδοση των φουλλερενίων είναι τυπικά χαμηλότερη από ό, τι στη μέθοδο εκφόρτισης τόξου.
3. Αφαίρεση λέιζερ:
* Μια δέσμη λέιζερ υψηλής ισχύος επικεντρώνεται σε έναν στόχο γραφίτη σε μια ατμόσφαιρα αδρανούς αερίου.
* Το λέιζερ εξατμίζει τον γραφίτη, παράγοντας ένα πλάσμα που περιέχει είδη άνθρακα που συμπυκνώνονται για να σχηματίσουν φουλλερενάρια.
* Αυτή η μέθοδος είναι ακριβότερη από την εκκένωση του τόξου, αλλά προσφέρει μεγαλύτερο έλεγχο της διαδικασίας παραγωγής φουλλερενίου.
4. Χημική εναπόθεση ατμών (CVD):
* Αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει την αποσύνθεση των αερίων υδρογονανθράκων σε υψηλές θερμοκρασίες σε ένα υπόστρωμα.
* Τα άτομα άνθρακα που κατατίθενται στο υπόστρωμα μπορούν στη συνέχεια να σχηματίσουν φουλλερενάρια υπό κατάλληλες συνθήκες.
* Το CVD επιτρέπει την ανάπτυξη ταινιών φουλλερενίου και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύνθεση συγκεκριμένων δομών φουλλερενίου.
5. Σύνθεση βασισμένη στη λύση:
* Αυτή η προσέγγιση περιλαμβάνει χημικές αντιδράσεις στο διάλυμα για τη σύνθεση φουλλερενίων.
* Ενώ είναι λιγότερο συνηθισμένες από τις παραπάνω μεθόδους, επιτρέπει τη σύνθεση λειτουργικών φουλλερενίων με συγκεκριμένες ιδιότητες.
Εξαγωγή και καθαρισμός:
Μόλις παράγονται φουλλερενές, πρέπει να εξαχθούν και να καθαριστούν από την αιθάλτη ή άλλα προϊόντα αντίδρασης. Οι συνήθεις μέθοδοι περιλαμβάνουν:
* Εξαγωγή διαλύτη: Οι φουλλερενές διαλύονται επιλεκτικά σε συγκεκριμένους διαλύτες, αφήνοντας πίσω τους άλλα συστατικά.
* Χρωματογραφικός διαχωρισμός: Διαφορετικοί τύποι φουλλερενίων διαχωρίζονται με βάση τις διαφορετικές πολικότητες και τα μεγέθη τους χρησιμοποιώντας τεχνικές χρωματογραφίας.
* εξάχνωση: Οι φουλλερενές μπορούν να καθαριστούν με τη θέρμανση τους υπό μειωμένη πίεση, προκαλώντας τους να υποβάλλονται σε υψηλό επίπεδο και να συμπυκνώσουν σε ξεχωριστό θάλαμο.
Προκλήσεις και μελλοντικές κατευθύνσεις:
* Η παραγωγή των φουλλερενίων παραμένει ένα δύσκολο έργο, ειδικά για εφαρμογές μεγάλης κλίμακας.
* Οι ερευνητικές προσπάθειες επικεντρώνονται στην ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών και οικονομικά αποδοτικών μεθόδων σύνθεσης.
* Η εξερεύνηση των νέων δομών φουλλερενίου και των πιθανών εφαρμογών τους σε περιοχές όπως η επιστήμη, η ιατρική και η ηλεκτρονική είναι ένα ενεργό πεδίο έρευνας.
Αυτές είναι μόνο μερικές από τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την προετοιμασία φουλλερενίων. Η συγκεκριμένη μέθοδος που χρησιμοποιείται θα εξαρτηθεί από την επιθυμητή καθαρότητα, την ποσότητα και τις ιδιότητες του προϊόντος φουλλερενίου.
