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#Produkttrends
Buckminsterfulleren C60 Industrielle Anwendung durch PVD-Abscheidung
C60 Induktionsverdampfungsausrüstung
Eigenschaften:
In den frühen 2000er Jahren waren die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Fullerenen ein heißes Thema im Bereich der Forschung und Entwicklung. Im April 2003 wurden Fullerene für den potenziellen medizinischen Einsatz untersucht: die Bindung spezifischer Antibiotika an die Struktur, um resistente Bakterien und sogar bestimmte Krebszellen wie das Melanom zu bekämpfen. Die Ausgabe vom Oktober 2005 von Chemistry & Biology enthielt einen Artikel, der die Verwendung von Fullerenen als lichtaktivierte antimikrobielle Mittel beschreibt[42]
Im Bereich der Nanotechnologie gehören Hitzebeständigkeit und Supraleitung zu den stärker untersuchten Eigenschaften.
Eine gängige Methode zur Herstellung von Fullerenen ist das Senden eines großen Stroms zwischen zwei nahegelegenen Graphitelektroden in einer inerten Atmosphäre. Der entstehende Kohlenstoff-Plasmalichtbogen zwischen den Elektroden kühlt zu rußigen Rückständen ab, aus denen viele Fullerene isoliert werden können.
Es gibt viele Berechnungen, die mit Hilfe von ab-initio Quantenmethoden durchgeführt wurden, die auf Fullerene angewendet werden. Mit DFT- und TD-DFT-Methoden kann man IR-, Raman- und UV-Spektren erhalten. Die Ergebnisse solcher Berechnungen können mit experimentellen Ergebnissen verglichen werden.
Aromatizität
Forscher konnten die Reaktivität von Fullerenen erhöhen, indem sie aktive Gruppen an ihrer Oberfläche befestigten. Buckminsterfulleren zeigt keine "Superaromatik", d.h. die Elektronen in den sechseckigen Ringen verlagern sich nicht über das gesamte Molekül.
Ein kugelförmiges Fulleren aus n Kohlenstoffatomen hat n pi-bindende Elektronen, die frei zur Delokalisierung sind. Diese sollten versuchen, sich über das gesamte Molekül zu verlagern. Die Quantenmechanik einer solchen Anordnung sollte wie eine Hülle der bekannten quantenmechanischen Struktur eines einzelnen Atoms sein, mit einer stabilen gefüllten Hülle für n = 2, 8, 18, 32, 50, 72, 98, 128, etc., d.h. zweimal eine perfekte Quadratzahl; aber diese Serie beinhaltet nicht 60. Diese 2(N + 1)2-Regel (mit N Ganzzahl) für die sphärische Aromatizität ist das dreidimensionale Analogon der Hückel'schen Regel. Das 10+ Kation würde diese Regel erfüllen und sollte aromatisch sein. Dies hat sich bei der quantenchemischen Modellierung gezeigt, die die Existenz starker diamagnetischer Kugelströme im Kation zeigte[43]
Infolgedessen neigt C60 im Wasser dazu, zwei weitere Elektronen aufzunehmen und ein Anion zu bilden. Das nachfolgend beschriebene nC60 kann das Ergebnis des Versuchs von C60 sein, eine lose Metallbindung zu bilden.
Chemie
Hauptartikel: Fulleren-Chemie
Fullerene sind stabil, aber nicht völlig unreaktiv. Die sp2-hybridisierten Kohlenstoffatome, die sich bei Planargraphit auf ihrem Energieminimum befinden, müssen zu der geschlossenen Kugel oder dem geschlossenen Rohr gebogen werden, die eine Winkeldehnung erzeugt. Die charakteristische Reaktion der Fullerene ist die elektrophile Addition an 6,6-Doppelbindungen, die die Winkeldehnung reduziert, indem sie sp2-hybridisierte Kohlenstoffe in sp3-hybridisierte umwandelt. Die Veränderung der hybridisierten Orbitale bewirkt, dass die Bindungswinkel von etwa 120° in den sp2-Orbitalen auf etwa 109,5° in den sp3-Orbitalen sinken. Diese Verringerung der Bindungswinkel ermöglicht es den Bindungen, sich beim Schließen der Kugel oder des Rohres weniger zu biegen, wodurch das Molekül stabiler wird.
Andere Atome können in Fullerenen eingeschlossen werden, um Einschlussverbindungen zu bilden, die als endoedrische Fullerene bekannt sind. Ein ungewöhnliches Beispiel ist das eiförmige Fulleren Tb3N@C84, das gegen die isolierte Fünfeckregel verstößt[44] Jüngste Beweise für einen Meteoriteneinschlag am Ende der Permzeit wurden durch die Analyse so erhaltener Edelgase gefunden[45] Inokulate auf Metallofullerenbasis nach dem rhonditischen Stahlverfahren beginnen mit der Produktion als eine der ersten kommerziell nutzbaren Anwendungen von Buckyballs.
Produktionstechnik
Fulleren-Produktionsprozesse umfassen die folgenden fünf Teilprozesse: (i) Synthese von Fullerenen oder fullerenhaltigem Ruß; (ii) Extraktion; (iii) Trennung (Reinigung) für jedes Fullerenmolekül, wodurch reine Fullerene wie C60 erhalten werden; (iv) Synthese von Derivaten (hauptsächlich unter Verwendung der Techniken der organischen Synthese); (v) andere Nachbehandlung, wie z.B. Dispersion in eine Matrix. Die beiden in der Praxis verwendeten Synthesemethoden sind das Lichtbogenverfahren und das Verbrennungsverfahren. Letzteres, das am Massachusetts Institute of Technology entdeckt wurde, wird für die industrielle Großproduktion bevorzugt[57][58]
Anwendungen
Fullerene wurden für mehrere biomedizinische Anwendungen umfassend eingesetzt, darunter für das Design von Hochleistungs-MRT-Kontrastmitteln, Röntgenkontrastmitteln, photodynamischer Therapie sowie Medikamenten- und Gentherapie, zusammengefasst in mehreren umfassenden Übersichtsarbeiten.
Royal Technology und "School of Material Science & Engineering Shanghai University" wurden gemeinsam gegründet
und entwickelte die PVD-Beschichtungsanlage für weitere Anwendungen F & E
Mit induktivem Verdampfungsverfahren zur Abscheidung von Dünnschichten im Hochvakuum auf Produkten