Πώς λαμβάνονται κρυστάλλοι φουλλερενίων από την Soot;
1. Παραγωγή αιθάλης:
* Μέθοδος εκφόρτισης τόξου: Αυτή είναι η πιο συνηθισμένη μέθοδος. Περιλαμβάνει την επίθεση ενός ηλεκτρικού τόξου μεταξύ δύο ηλεκτροδίων γραφίτη σε μια ατμόσφαιρα αδρανούς αερίου (τυπικά ήλιο ή αργόν). Η έντονη θερμότητα εξατμίζει τον γραφίτη και τα άτομα άνθρακα ανασυνδυασμένα για να σχηματίσουν φουλλερενάρια και άλλα αλλοτρόπια άνθρακα, τα οποία συλλέγονται ως αιθάλη.
2. Εξαγωγή και καθαρισμός:
* Εξαγωγή διαλύτη: Η αιθάλη αντιμετωπίζεται με κατάλληλο διαλύτη (π.χ. τολουόλιο, βενζόλιο) για να διαλύσει τους φουλλερενές. Άλλες αλλοτρόπτες άνθρακα και ακαθαρσίες παραμένουν αδιάλυτες.
* χρωματογραφία: Τα διαλυμένα φουλλερενίου καθαρίζονται περαιτέρω χρησιμοποιώντας διάφορες χρωματογραφικές τεχνικές, όπως χρωματογραφία στήλης ή υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης (HPLC). Αυτό χωρίζει τα διαφορετικά είδη φουλλερενίου με βάση το μέγεθος και την πολικότητα τους.
3. Κρυσταλλοποίηση:
* εξάτμιση διαλύτη: Το καθαρισμένο διάλυμα φουλλερενίου εξατμίζεται αργά, επιτρέποντας στους φουλλερενές να κρυσταλλωθούν από το διάλυμα. Αυτή η μέθοδος είναι κατάλληλη για την απόκτηση μικρών κρυστάλλων.
* εξάχνωση: Τα καθαρισμένα φουλλερενάρια θερμαίνονται υπό κενό, προκαλώντας τα εξατμισμένα και στη συνέχεια συμπυκνώνονται σε μια δροσερή επιφάνεια ως κρυστάλλους. Αυτή η μέθοδος αποδίδει μεγαλύτερα και πιο καθαρά κρυστάλλους.
* διάχυση ατμών: Μια λύση φουλλερενίων σε έναν πτητικό διαλύτη τοποθετείται σε κλειστό δοχείο με μη πτητικό διαλύτη. Καθώς ο πτητικός διαλύτης εξατμίζεται, οι φουλλερενές καταβυθίζονται από το διάλυμα, σχηματίζοντας κρυστάλλους.
4. Χαρακτηρισμός:
* περίθλαση ακτίνων Χ: Αυτή η τεχνική προσδιορίζει την κρυσταλλική δομή και επιβεβαιώνει την παρουσία φουλλερενίων.
* φασματοσκοπία: Τεχνικές όπως η φασματομετρία μάζας και η φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού παρέχουν περαιτέρω πληροφορίες σχετικά με τη δομή και την καθαρότητα των φουλλερενίων.
Ειδικά παραδείγματα:
* C60: Το πιο συνηθισμένο φουλερένιο, C60, μπορεί να ληφθεί ως κρύσταλλοι από αιθάλη χρησιμοποιώντας μια ποικιλία μεθόδων. Για παράδειγμα, η εξάχνωση σε υψηλό κενό μπορεί να αποδώσει κρυστάλλους υψηλής ποιότητας.
* C70: Το C70, ένα άλλο κοινό φουλερένιο, μπορεί επίσης να ληφθεί ως κρύσταλλοι μέσω παρόμοιων μεθόδων.
Η συνολική διαδικασία απόκτησης κρυστάλλων φουλλερενίου από την αιθάλη είναι πολύπλοκη και απαιτεί προσεκτικό έλεγχο διαφόρων παραμέτρων. Πρόκειται για μια διαδικασία πολλαπλών βημάτων που περιλαμβάνει εκχύλιση, καθαρισμό και κρυστάλλωση, ακολουθούμενη από διεξοδικό χαρακτηρισμό.
