Fullereny

Fullereny jsou nově objevené sférické molekuly, složené z pěti nebo častěji šestičlenných kruhů atomů uhlíku. Prostorově jsou tyto molekuly uspořádany do kulovitého tvaru a jsou mimořádně odolné vůči vnějším fyzikální vlivům.

Fullerene C₅₄₀

Zatím nejstabilnější známý fulleren obsahuje 60 atomů uhlíku.
Jelikož se molekuly fullerenů podobají geodetickým kupolím, jaké navrhoval americký architekt Buckminster Fuller, dostala látka jméno fulleren.

Fullereny se uměle připravují pyrolýzou organických sloučenin laserem. Za objev a studium vlastností fullerenů byla v roce 1996 udělena Nobelova cena za fyziku Robertu F. Curlovi a Richardu E. Smalleymu a Haroldu W. Krotoovi. V současné době je výzkum vlastností a metod přípravy fullerenů velmi intenzivně studován na řadě vědeckých institucí v celém světě.

V roce 1992 předpověděl P. R. Buseck, že fullereny mohou být nalezeny ve fulguritech neboli sklech protavených úderem blesku. O rok později tento předpoklad potvrdil T. K. Dally při výzkumu fulguritu ze Sheep Mountain v Coloradu.

Systematicky byly prozkoumány fullereny až do molekuly obsahující 96 atomů uhlíku. Organická chemie se nejvíce rozvíjí kolem molekul s 60 a 70 atomy. Pro metallofullereny, tedy fullereny které mají ve své dutině umístěn atom či i několik atomů kovu, se jako základ používají i vyšší molekuly jako třeba C80 či C82. Z fullerenů se odvozují i uhlíkaté nanotrubičky. Ty na jedné straně respektují hlavní topologický rys fullerenů - výstavba z proměnlivého počtu šestiúhelníků a dvanácti pětiúhelníků, jejich typickým tvarem je ale protažený válec. Vlastní fullereny přitom bývají tvarem poměrně blízké kouli.

Buckminsterfullerene (C₆₀)

Nejnověji se ukazuje možnost připravit i fullereny menší než C60, např. C36, a molekuly tvaru fullerenů složené i z jiných prvků než z uhlíku. Tzv. BN-fullereny například obsahují pouze bór a dusík.

[editovat] Příprava fullerenů

Jsou známy čtyři způsoby přípravy pyrolýzou:

Rozhodující metoda přípravy využívá vypařování grafitu v elektrickém oblouku v atmosféře inertního plynu.
Metoda přípravy fullerenu v plamenech různých organických látek se zatím příliš nevžila.
Třetí metoda pracuje se slunečním zářením koncentrovaným pomocí zrcadla do ohniska, ve kterém je umístěn grafit.
Poslední metoda využívá pyrolýzy organických sloučenin laserem

Postupný rozvoj průmyslové produkce významně snížil ceny fullerenů. Časově nejnáročnější fází celého procesu je separace jednotlivých fullerenů pomocí kapalinové chromatografie.

[editovat] Využití fullerenů

Největší prostředky jsou v současnosti vynakládány na výzkum fullerenů jako nových perspektivních materiálů pro techniku. Mezi nejdůležitější vlastnosti patří jejich supravodivost. Ukázalo se, že je možno vytvářet sloučeniny C₆₀ s alkalickými kovy, které jsou supravodivé při teplotách 18 K i vyšších. Dalším perspektivním oborem, kde se dá předpokládat jejich využití je lékařství.