Cấu trúc Hình dạng và chức năng của Fullereres

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Công Nghệ Vật Liệu
Bộ môn Công nghệ Vật liệu Mới
Niên khóa: 2011 - 2016

ĐỀ TÀI BÁO CÁO

Cấu trúc-Hình dạng-Chức năng của
Fullereres
CBHD: Ts. Trần Văn Khải
SVTH:
Nguyễn Văn Huân
Trần Thế Hiển
Trần Thanh Phong
Đỗ Tuấn Anh
Nguyễn Bá Thịnh
Ng.Linh Bảo Giang

V1101314
V1101168
V1102559
V1100054
V1103409
V1100910

TP Hồ Chí Minh, 13-05-2015
1


Mục lục
1. Fullerenes và những cấu trúc khác: Sự đa dạng, hình dạng và chức năng ở trong những cấu

trúc nano cacbon kín. ...................................................................................................................................3
1.1.

2.

3.

4.

Hình dạng và đặc điểm cấu trúc của fullerenes. ........................................................................3

1.1.1.

Cấu túc nano với 0, uốn cong dương và âm. ......................................................................3

1.1.2.

Fullerene cổ điển và phi cổ điển...........................................................................................4

Phương pháp tổng hợp fullerence và đề xuất phương hướng phát triển. .......................................5
2.1.

Tổng hợp Fullerence bằng phương háp bay hơi laze. ...............................................................5

2.2.

Tổng hợp Fullerence bằng phương pháp hồ quang điện ..........................................................5

2.3.

Tổng hợp fullerence bằng nhiệt phân. ........................................................................................6

2.4.

Tổng hợp full được tạo từ ngọn lửa đốt trong. ..........................................................................6

2.5.

Tổng hợp full dưới tia điện tử phát xạ bên trong kính hiển vi điện tử quét. ..........................7

2.6.

Tổng hợp full do tập trung dòng năng lượng mặt trời. ............................................................7

2.7.

Cơ chế đề xuất để full hình thành và phát triển. .......................................................................7

Tính chất hóa lý của Fullerence. .........................................................................................................8
3.1.

Cơ tính và chuyển pha bán dẫn full............................................................................................8

3.2.

Thuộc tính điện và siêu dẫn của Full. .........................................................................................9

3.3.

Hóa hóa học của fullerene: ..........................................................................................................9

Các ứng dụng của fullerence và các cấu trúc khác. ........................................................................10
4.1.

Fullerene và sức khỏe. ................................................................................................................10

4.2.

Fullerene trong tế bào năng lượng mặt trời.............................................................................11

4.3.

Nested Fullerenes: Carbon Onions. ..........................................................................................12

4.4. Fullerene Peapods (ống chứa các vỏ cầu carbon)và fullerene Coalescence (các vỏ cầu kết
hợp )…………………………………………………………………………………………………………………………………………………14
4.5.

Fullerene cao cấp. .......................................................................................................................17

4.6.

Fullerene vô cơ (BN, MoS2, NbS2, vv). ....................................................................................18

4.7.

Nanodiamond..............................................................................................................................19

Kết luận .......................................................................................................................................................20
Tài liệu tham khảo .....................................................................................................................................21

2


1. Fullerenes và những cấu trúc khác: Sự đa dạng, hình dạng và chức năng
ở trong những cấu trúc nano cacbon kín.
1.1. Hình dạng và đặc điểm cấu trúc của fullerenes.
Buckminsterfullerene: là một phân tử fullerene dạng cầu với 60 phân tử
Carbon.
Buckminsterfullerene (C60), chỉ là một trường hợp trong đó cấu trúc nano có
đủ dộ uốn để tránh các liên kết kém bền vững và trở nên ổn định hơn. Có những trường
hợp khác như cacbon onion, onion dạng vô cơ của MoS2 và các ống nano cacbon. Tuy
nhiên, để hiểu rõ hơn vai trò của độ cong trong lớp vật liệu, chúng ta phải xem xét các hạn
chế bằng tính toán. Nó chỉ ra rằng chúng ta đang sống trong một không gian ba chiều, và
tất cả các nguyên tử chúng ta biết hình thành các cấu trúc không gian đó( bỏ qua không
gian và thời gian).
Do đó, mọi thứ đều tồn tại dưới dạng 3D.Có 3 dạng hình học cơ bản trong
không gian:e clit, hình cầu, hipecpol.Vì vậy,tất cả vật chất trong không gian đều bị hạn
chế về mặt hình thể. Hình học phẳng(e-clit) là mọt trong những môn phổ biến nhất được
dạy,đặc điểm của nó là “ phẳng”(bỏ qua độ cong của vật chất). Ví dụ, nếu chúng ta đo các
góc bên trong tam giác, trên mặt phẳng, sẽ biết chính xác góc nội tiếp180o. Tuy nhiên, nó
không đúng với hai dạng hình học còn lại, nếu một tam giác được vẽ trên bề mặt của một
quả cam, góc nội tiếp của nó sẽ hơn 180o và nếu làm tương tự trên yên ngựa hoặc rong
biển các góc trong tam giác sẽ không bằng 180o. Tất nhiên,đó là lý do ở các dạng hình
khác nhau,phức tạp khác nhaumquan sát bằng hệ đồng phẳng(e-clit) là không đủ..
Một đặc tính không gian 3 chiều là bề mặt ẩn bên trong chỉ hiện ra như một bặt
phẳng(2 độ cong chính). Các sản phẩm của độ cong gọi là độ cong Gauss K và bình
thường được gọi là độ cong trung bình H =( c1 + c2)/2. Theo các dấu hiệu của độ cong
Gauss chúng ta có thê xác định hình dạng mà mmootj điểm cụ thể trên một bề mặt. Trong
trường hợp eclit, cả hai hoặc một trong các độ cong chính là số không và do đó K=0. Trên

bề mặt của một khối cầu, tất cả các điểm có độ cong chính ứng với các điểm giống nhau,
và do đó độ cong Gauss luôn là thích hợp ở mọi nơi. Trong hình hypec, các độ cong chính
có điểm khác nhau, và do đó sản phẩm luôn không thích hợp. điều này có nghĩa là các
điểm là điểm uốn, và đường cong theo chiều ngược nhau. Trong tự nhiên, ít có sự khác
nhau ở mức phức tạp, bao gồm các cấp độ nguyên tử, nó có thể xác định các đối tượng 0,
độ cong dương và âm.
1.1.1. Cấu túc nano với 0, uốn cong dương và âm.
Graphit là một tinh thể được hình thành bởi các nguyên tử cacbon tạo hình lục
giác thuộc nhóm không gian P63/mmc. Một lớp duy nhất của than chì gọi là graphen.
Trong graphen, độ cong chính là 0. Do đó thuộc hình học ơ clit. Tuy nhiên, nếu trong một
mảnh graphen, 12 vòng ngũ giác tất cả các điểm, do đó, các ống nano cacbon thuộc ơ clit.
3


Để khẳg định, một tam giác được vẽ trên một tờ giấy có bên trng tương tự góc nếu tấm
được cuộn tạo ống,giấy không thể bị biến dạng như cao su. cấu trúc với hình hype đã
được đề xuất theo sự tạo vòng cacsbon với hơn 6 nguyên tử cacsbon, heptagon, bát giác.
những sự sắp xếp tuần hoàn chia không gian thành 2 vùng tương phẳng và được gọi là
schwarzites vinh danh toán học người đức, là người đầu tiên tìm điểm trái ngược sắp xếp
độ cong có thể tạo các bề mặt định kỳ với 0 độ bình thường ở khắp mọi noi. Các nhà toán
học đã xác định một bề mặt tối thiểu như một bề mặt bằng 0 có nghĩa là độ cong tại tất cả
điểm. Dó đó, bề mặt tối thiểu là bề mặt được hình thành cong đối xứng . schawar là đại
diện của bề mặt tối thiểu cấp nguyên tử. Xét luật euler, định lý gauss bonnet, và trong cấu
trúc sp2 graphts mỗi cacsbon nguên tử được chia bởi 3 mặt và mỗi cạnh được chia bởi 2
mặt, ta có 2n4 +n5 –n7 -2n8 =12, nơi n4, n5, n7, và n8 là số lượng các ô vuông, ngũ giác,
heptagonal và vòng bát giác của cacbon trong các cấu trúc nano và g là các loại hoặc số
cầm tay trong sự sắp xếp graphit. một khôi cầu có loại 0, và một hình xuến có loại 1.
Phương trình trên có thể được áp dụng cho graphit cấu trúc kin, dó là, chúng không thể
hiện ranh giới, trong trường hơp của C60 và full cổ ddienr khác, có 12 ngũ giác( ko có
hình vuông, ko có hepta và ko có hình bát giác nên g=0 , ccas loại giống như hình cầu.

Trong trường hợp Trong trường hợp của schwarzites vô hạn định kỳ loại cho mỗi khối
gốc là lớn hơn hoặc bằng.
1.1.2. Fullerene cổ điển và phi cổ điển.
Một fullerene có thể được định nghĩa như là một vỏ carbon khép kín, trong đó
mỗi nguyên tử carbon được phân chia bởi nguyên tử xung quanh.
Fullerenes cổ điển chứa vòng lục giác và, như chúng ta đã thấy, 12 vòng ngũ
giác của carbon (Fig. 3.5ac). Các hình ngũ giác đã xác thực độ cong Gauss là đặc trưng cho
fullerene. Mười hai ngũ giác là cần thiết để đạt được sự đóng kín của cấu trúc,
Vòng Nonclassical fullerenes biểu lộ với ít hơn hoặc nhiều hơn so với sáu
nguyên tử carbon, như hình vuông hoặc 7 cạnh. Đối với mỗi hình bảy góc bao gồm, thêm
một hình ngũ giác là cần thiết để bù đắp cho các độ cong Gauss âm của hình bảy góc
(Hình. 3.5d). Fullerene, trong đó có sáu hình vuông cũng có thể được coi là nonclassical.
Thực nghiệm người ta thấy rằng các fullerene nhiều nhất là C69 hay
Buckminsterfullerene, được tổng hợp bởi Kroto và đồng nghiệp vào năm 1985 bằng cách
sử dụng tia laser và một mục tiêu graphite [3,1]; C70 và fullerene cao hơn cũng có thể thu
được bằng cách sử dụng kỹ thuật này. Một cách khác nhau để tổng hợp fullerene là
dophóng điện hồ quang điện, được sử dụng bởi Krätschmer và đồng nghiệp vào năm 1990,
dẫn đến việc khám phá fullerite (dạng rắn của C60), trong đó bao gồm một tinh thể phân tử
được hình thành bởi các phân tử C60 sắp xếp trong một khối (fcc) cấu trúc tâm mặt (Hình
3.2.) [3,18]. Fullerenes khác được tổng hợp sau đó, chẳng hạn như C76, C84, C90. Cơ cấu
hai mươi mặt cắt ngắn của C60 và hình dạng dài và mỏng của C70 được chứng thực qua
quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân.
Mặc dù đã có 1812 cách để có thể hình thành một fullerene cổ điển với 60
nguyên tử carbon, ổn định và đối xứng nhất là các đồng phân Ih. Số lượng các đồng phân
tăng theo cấp số nhân như số nguyên tử cacbon tăng (Bảng 3.1). Đối với các đồng phân
không cổ điển với một hình bảy góc số lượng đồng phân tăng nhiều hơn [3,27].
Một tính năng mà làm cho C60 ổn định là mỗi ngũ giác bị cô lập với những
người khác bằng hình lục giác
4

Bảng 3.1 Số đồng phân cổ điển và không cổ điển với một vòng carbon bảy cạnh

2. Phương pháp tổng hợp fullerence và đề xuất phương hướng phát triển.
Trong phần này, những phương pháp khác nhau để tổ hợp C60 và các fullerence
khác sẽ được bàn luận. Hầu như các phương pháp để sản xuất C60 cần nhiệt độ rất cao (
khoảng 4000oC ), như bay hơi laze và hồ quang điện. bởi vì chúng gắn liền với graphit
rắn. Tuy nhiên, có những phương pháp khác mà làm việc ở những nhiệt độ thấp hơn.
Trong trường hợp nhiệt phân, hợp chất hữu cơ được sử dụng, và trong trường hợp bức xạ
điện tử, graphen được sử dụng. Chắc chắn rằng, không khí trong thí nghiệp được mang ra
đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành fullerence để tránh các phản ứng không
mong muốn với các yếu tố khác. Cho đến nay, các cơ chế hình thành chưa được hiểu rõ,
mô hình khác nhau nên được đề xuất xem xét lại.
2.1. Tổng hợp Fullerence bằng phương háp bay hơi laze.
Những thí nghiệm đầu tiên nghiên cứu sự bay hơi của một đám cacbon bằng
laze được thực hiện bởi rohlfing 1984, cho thấy rằng chỉ có cụm cacsbon hay thậm chí
một thậm chí một số nguyên tử khi số nguyên tử lớn hơn 40.
Các tác giả này đã không xác định cấu trúc của C60 cũng không phải của
fullerence khác. Năm 1985, các phân tử là đầu tiên được xác định là một cụm rất đặc biệt
của 60 cacbon nguyên tử có hình dạng quả bóng đá. Thí nghiệm này được giới thiệt việc
sử dụng Nd:YAG xung laze chống lại một graphit dưới không khí helium để giảm các
phản ứng của các nguyên tử cacsbon. Các phân tử này được phát hiện bởi một phổ kế.
Đáng chú ý khi nói rằng, áp lực heli đạt 760 Torr, một tín hiệu mạnh tương ứng với C70
được xác định. Tiếc rằng, những thí nghiệm tia lazer mà được sản xuất số lượng nhỏ của
C60 và những fullerence khác, điều này ngăn cản các nhà khoa học xác định cấu trúc
chính xác và tính chất hóa lý của chúng. Thí nghiệm lazer khác cũng dẫn đền việc tổng
hợp C60, ví dụ như việc sử dụng lazer CO2 để làm nóng phân tử benzen để sản xuất C60.
2.2.

Tổng hợp Fullerence bằng phương pháp hồ quang điện

5


1990, theo báo cáo của Krätschmer et al một phương pháp tổng hợp fullerence
sử dụng một lò hồ quang điện với 2 điện cực thanh grahit trong điều kiện khí trơ để ngăn
cac phản ứng xảy ra. Lượng C60 thu được bằng phương pháp này đủ để hòa tan nó trong
benzen và kết tinh lại. mặc dù Krätschmer và đồng nghiệp báo cáo rằng các tinh thể C60
có hình lục giác xếp chặt, nó đã được phát hiện ra mạng lập phương tâm mặt (fcc). Vi
phương pháp này có thể tạo năng suất cao sản xuất C60, một sự bùng nổ của các nhà khoa
học nghiên cứu về cấu trúc và tính chất hóa học xuất hiện. Phương pháp này đã trở thành
tiêu chuản để sản xuất fullerence cao hơn và như cacbon nanotube.
một phương pháp khác ở nhiejt độ cao liên quan đến hồ quang điện sản xuất C60 và
fullerence cao hơn liên quan đến một plasma ghép trong đó một là plasma và tấn số vô
tuyến, một trực tiếp tại nguồn DC bắn tia lửa điện hoạt động với nhau có thể tạo ra sự bay
hơi của cacbon và sự hỗ trợ yêu cầu của các khu nóng.
2.3. Tổng hợp fullerence bằng nhiệt phân.
Trong quy trình chiếu xạ lazer và hồ quang xả với nhiệt độ rất cao, có thể lên
o
đến 4000 C, vì thể tại giai đoạn này trở nên khó kiểm soát hay nghiên cứu sự hình thành
fullerence. nhiều cách để làm giảm nhiệt độ và cải thiện khả năng kiểm soát các thông số
được báo cáo sử dụng nhiệt độ thấp và các hydrocacbon như cacbon tiền chất ( phân hủy
ở nhiệt độ thấp hơn graphit) .
1993, một phương pháp sản xuất C60 và C70 bao gồm: nhiệt phân naptalen ở
o
1000 C được đưa ra. nhiệt phân các tiền chất hữu cơ khác như binapthyl và
olgonaphthylen ở 1100oC tuân theo quy luật ngũ giác cô lập (ipr) trong fullernce, do đó
fullerence với các ngũ giác liền kề chi phí nhiều hơn năng lượng. Các fullerence cổ điển
tiếp theo trienr lãm là các ngũ giác cô lập là C70 đối xứng vs D5h, mà cũng đã được các
định bằng thực nghiệm. Vì full cổ điển với ít hơn 60 nguyên tử cacbon không có hình ngũ

giác cô lập, đó là một trong những lý do tại sao không ổn định.
Năm 1993, một phương pháp sản xuất C60 và C70 bao gồmcác cách:
Nhiệt phân naphthalene ở 1000 ◦C
Nhiệt phân các tiền chất hữu cơ khác như binaphthyl và oligonaphthylene ở
1100 ◦C .
Tổng hợp C60 ở 700 ◦C khi khử CO2 với lithium kim loại.
Hơn nữa, C60, C70, và fullerene cao hơn đã được thu được bằng cách nhiệt
phân ống nano carbon đơn vách 1200 ◦C
2.4. Tổng hợp full được tạo từ ngọn lửa đốt trong.
C60 và C70 có thể được tìm thấy trong ngọn lửa của hydrocacbon chẳng hạn
như benzen mà trong đó tỉ lệ C60/C70 phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất và tỷ lệ cacbon/ oxy.
Năm 1997, richter và đồng nghiệp tìm thấy full cao hơn bao gồm C60 và C70 chẳng hạn
như C76 C78 C80 C84 C86 C88 C90 C92,C94, C96, C98, C100,C102 và C108 trong ngọn
lửa của benzen/oxy/ argon ở áp suất 40 Torr. Các tác giả so sánh muội của ngọn lửa và
6


những thứ đó của hồ quang điện, phát hiện ra rằng suwjphong phú của full cao hơn trong
bồ hóng từ ngọn lửa cao hơn so với hồ quang điện. Đáng chú ý là khói lửa tạo ra, trong đó
full được hình thành bởi sự biến đổi của cacbon vòng thơm.
2.5. Tổng hợp full dưới tia điện tử phát xạ bên trong kính hiển vi điện tử quét.
Như đã biết về phương pháp tổng hợp full trước đó, nên có một nguồn cacbon
mà cần được sắp xếp lại hoặc kích thích để tạo cấu trúc nano bền vững như full. sử dụng
hình ảnh kính hiển vi ddienj tử truyền qua với độ phân giải cao làm việc ở 80 KeV nó có
thể quan sát, sắp xếp lại các nguyên tử cacbon của graphen ( một lớp duy nhất của than
chi) để tạo thành full. trường hợp này vòng ngũ giác cacbon ở các cạnh graphen kích hoạt
các đường cong dương cần thiết hình thành một cấu trúc quả bóng và đóng kín đạt được
bằng cách tránh liên kết đua đưa :D. Nó không rõ ràng từ việc quan sát thấy rằng các
đồng phân hình thành của C60, C70 D5h, hoặc full hác. Tuy nhiên, những gì mà rõ ràng là
full có thể hình thành trong điều kiện kích thích dưới chùm phát xạ tia điện tử.

2.6. Tổng hợp full do tập trung dòng năng lượng mặt trời.
Bức xạ mặt trời có thể được tập trung và kiểm soát để xây dựng lò mà có thể
đạt nhiệt độ cao khaongr 3000oC và do đó làm bay hơi graphit để tạo full. mặc dù phương
pháp này liên quan đến nhiệt độ cao như trong phóng điện hồ quang và cắt lazer, nó có
thể được mở rộng để tăng năng suất.
2.7. Cơ chế đề xuất để full hình thành và phát triển.
Mặc dù những phương pháp khác nhau để sản xuất full, hình thành không
được hiểu rõ, mặc dù tránh liên kết lơ lửng có thể điều khiển lực cho sự hình thành của
các lồng cacbon, vẫn còn chưa được giải đáp câu hỏi liên quan đến sự hình thành, phát
triển, cơ chế của full. những nỗ lực đầu tiên để giải thích sự hình thành va fphats triển của
fulll là đuog ngũ giác đường full và sự đồng nhất.
Con đường ngũ giác tổng hợp full
Quá trình này xem xét sự hình thành của chuỗi tuyến tính mà trở thành vòng
ngũ giác của cacbon trong pha khí. Đây là chịu trách nhiệm tích cực đối với đường cong
dương cân thiết của kết cấu, hình thành gióng như các cốc được sắp xếp. Cho tới khi 12
ngũ giác bị cô lập được sản xuất cho việc đóng kín. nếu ngũ giác thêm được giiws thiệt,
cacsbon xoắn có thể hình thành và graphit. Có thê được sản xuất.
Kich thước khác nhau của full có thể được hình thành theo cách này, những chỉ
có người có ngũ giác bị cô lập ưu tiên áp dụng. C60 C70 cả hai giới thiệt ngũ giác cô lập.
Phương pháp này không mất tính đến khả năng tạp ra full không truyền thốm bước tạo
full đề nghị rằng sự hình thành của full trong pha khí bao gồm 4 bước sau:
1. Tăng trưởng cả các chuỗi cacsbon lên đến độ dài C10
2. Phát triển từ chuỗi cabon len đến độ dài C10
7


3. sản suất và phát triển của 3 chiều phản ứng mạng cacbon
4. phát triển lồng full nhỏ với hơn 40 ngtu qua vỏ khép kín trong đó liền
kề vòng ngũ giác của cacbon cấu thành hoạt động các phía bổ sung chất nhị trùn
:D cho đến khi C60 C70 cũng như full cao được hình thành.

Tầm quan trọng của full vòng cacbon trong hình thành full
McElvany và đồng nghiệp đã sử dụng phổ biến đổi tổng khối lượng FTMS để
nghiên cứu phản ứng của chu kỳ các phân tử cacbon oxit C18. C24, C30 và nhận ra rằng
cấu trúc vòng kết lại để tạo thành C+60 C+70. Trong thực tế, tầm quan trọng của vòng
cacbon trong sự hình thnhf full đã được giải quyết bằng thực nghiệm của các nhóm khác
nhau. Von helden và đồng nghiệp cho thấy thực nghiệm rằng full có thể được hình thành
trong pha khí bởi quá trình 3 bước: từ chuỗi tuyến tính của các nguyên tử cacbon để nhẫn
phẳng và sau đó để full kèm theo bốc hơi của mảnh cacbon C1 hoặc C3 cho hệ thống lẽ
và hệ thống chẵn. Hunter và đồng nghiệp đã nghiên cứu ủ của nonfull C+60 đám ion, nhận
ra chúng, khi mà bị phân tách, hình thành full C60 và đơn vòng. Những vòng này rất ổn
định tào thành nonfull cacbon. Pope đề suất một cơ chế trong đó sử dụng các
hydrocacbon thươm đa vòng để tạo thành C60 và C70 trong ngọn lửa. Một số mô hình lý
thuyết liên quan đến dimer bổ sung cacbon để full non nhỏ phản ứng nhanh ở nhiệt độ cao
khi tổng hợp trong lò hồ quang. Đáng nói là lồng kín full, cả kiểu cổ điển và non nên
thậm chí có các guyên tử cacbon hơn 20, ngoại trừ 22.

3. Tính chất hóa lý của Fullerence.
Cơ tính và chuyển pha bán dẫn full.
Fullerites được hình thành do sự kết tinh của fullerence. Như chúng ta đã
thấy, Krätschmer và các đồng nghiệp của họ đã báo cáo bản gốc rằng C60 dạng tinh thể
dưới điều kiện bình thường, cho thấy cấu trúc hình lục giác xếp chặt. Tuy nhiên thực tế
của fulerit là lập phương tâm mặt với tham số là 14,198 A0 và trưng bày các phân tử vô
định hướng. Khi nhiệt độ giảm xuống còn 294K các phân tử C60 bị lệch và lập phương
tâm mặt thay đổi đến giai đoạn một khối đơn giản. C60 fullerit là ổn định ở áp suất thủy
tĩnh 20Gpa, nhưng khi áp lực là nonhydrostatic, thay đổi được tạo ra, hạ thấp các tính đối
xứng của tinh thể C60. Regueiro và đồng nghiệp thấy rằng áp lực nonhydrostatic lên full
có thể dẫn đến kim cương đa tinh thể ở nhiejt độ phòng.
Một chất bán dẫn với khoảng cách Eg=1.5eV [3,56], và mặc dù áp lực gây ra
thay đổi trong khoảng cách của fullerite, một pha kim loại không được quan sát [3,57].
Tại áp lực 5 MPa và nhiệt độ của 400◦C, một pha mới fcc được quan sát thấy. Tăng nhiệt

độ lên 800◦ C, hệ mặt thoi (rhombohedral) được tìm thấy [3,58]. Các hành vi nén của
fullerite và đồ pha của nó đã được thảo luận chi tiết bySundqvist [3,59]. C70 cũng có
những giai đoạn khác nhau asfcc như vậy, hcp, và đơn tà [3,60]. Chắc chắn, điều tra trong
3.1.

8


các tinh thể thu được từ fullerenes khác, xem xét sự pha tạp, cần tiếp tục xác định các ứng
dụng mới, có thể trong thiết bị điện tử.
3.2. Thuộc tính điện và siêu dẫn của Full.
Mặc dù bản chất bán dẫn của các tinh thể fullerite với khoảng cách Eg trên
1.5eV [3.56,61], những tấm film (màng mỏng) của C60 và C70 pha tạp với các kim loại
kiềm (Rb, K, hoặc Cs) dẫn điện [3,62]. Trong các pha AC60fullerite, nơi Ais Rb, K, hoặc
Cs, liên kết do [2 + 2] liên kết xyclo giữa các phân tử C60 được quan sát, kiềmlàm giảm
9% của các thông số ô trong một hướng và vì vậy dẫn đến trùng hợp của các phân tử C60
theo một hướng [3.63,64].
Tuy nhiên, sự siêu dẫn đã được quan sát thấy ở nhiệt độ thấp. C60 fullerite
pha tạp với các nguyên tử kali thể hiện nhiệt độ siêu dẫn ở 18 K [3,65]. Theo phân tích
của Rietveld dữ liệu nhiễu xạ x-ray, các siêu dẫn pha K3C60 tương ứng với (ô mạng Fcc)
với các nguyên tử kali chiếm các lổ trống[3.66].
Nhiệt độ siêu dẫn có thể được tăng lên đến 28 K khi sử dụng Rb [3,67] và
lên đến 33 K khi sử dụng cesium và rubidium cùng với với nhau [3,68]. Các cấu trúc điện
tử, dẫn điện, và tính siêu dẫn của kim loại kiềm-pha tạp C60 đã được nghiên cứu và xem
xét kỹ lưỡng byHaddon [3,69]. Để giải thích cho tính siêu dẫn trong các hệ thống fulleride
(tinh thể fullerite pha tạp với các nguyên tử kim loại) các khớp nối electron-phonon đã
được nghiên cứu về mặt lý thuyết [3,70]. Siêu dẫn tại 8.4K của C60 pha tạp với canxi
cũng đã được báo cáo [3,71]. Fullerenes Cesium-pha tạp có thể đạt đến nhiệt độ siêu dẫn
lên đến 40 K [3.72,73].
Trong năm 2010, Ganinand đồng nghiệp đã tách một pha của aCs3C60

tinh thể trong đó cho thấy hành vi bán dẫn từ ở áp suất môi trường xung quanh và hành vi
siêu dẫn dưới áp lực[3,74].
Hóa hóa học của fullerene:
C60 và fullerene cao hơn đã mở ra một hướng hóa học mới, trong đó
fullerenes nắm vai trò quan trọng. Trong giai đoạn đầu của nghiên cứu fullerene, Taylor
và Waltonrecognized tầm quan trọng của C60 và C70 là dạng phản ứng mà có thể trải qua
một số phản ứng hóa học [3,75]. Trong C60 có sự thay đổi luân phiên của liên kết, đóng
một vai trò quan trọng trong các phản ứng hóa học: Có 30 (6-6) liên kết tại các nút giao
giữa hai vòng cyclo với chiều dài liên kết của ca. 1,38 Å. Các liên kết này có một liên kết
đôi . Mặt khác, có 60 liên kết giữa ngũ giác lân cận và hình lục giác (6-5) với chiều dài
khoảng 1,45 Å. Sự ra đời của một liên kết đôi giữa một hình lục giác và ngũ giác đều tiêu
tốn năng lượng (khoảng 8,5 kcal / mol) [3,76, 77]. Vì vậy, thông qua các liên kết đôi, C60
có thể tương tác với các nguyên tử hay phân tử khác. Thí nghiệm tính chất điện trước đó
cho thấy quá trình oxy hóa của C60 và C70 xảy ra rất khó khăn , nhưng họ có thể được
3.3.

9


giảm với nhiều bước giảm một electron [3,78]. Thông qua giảm liên kết đôi bằng kiềm
Birch, C60 có thể được hydro hóa để có được C60H36 [3,79].
Suzuki và đồng nghiệp đã có thể thêm các nhóm phenol với C60 để tạo
thành fulleroids C61 và C66 [3,80]. Các nhóm khoa học khác cũng đã có những đóng góp
quan trọng trong việc nghiên cứu các phản ứng cycloaddition của C60 [3,81-84].
Các phản ứng của C60, như mô tả của Diederich và Thilgen, bao gồm một
polyalkene electron ít biến dạng với liên kết đôi tập trung [3,77]. C60 phản ứng với các
kim loại chuyển tiếp như iridium, ruthenium, osmium, rheni, paladi và bạch kim thông
qua các liên kết đôi [3.85,86]. Phản ứng halogen hóa với flo, clo, brom cũng đã đạt được
[3,86].
Các vấn đề cơ bản của tính chất hóa học của C60 với các ứng dụng trong

khoa học vật liệu đã được nghiên cứu và xem xét bởi Prato [3,87]. Trong số các ứng dụng
của C60 là sự kết hợp của C60 vào polyme cho các thiết bị quang, màng mỏng với C60,
và các thiết bị điện quang. Sẽ không quá khi nói rằng fullerene có hóa học của riêng mình
mà chắc chắn sẽ tìm thấy một tương lai trong các ứng dụng khác nhau như y tế và năng
lượng.

4. Các ứng dụng của fullerence và các cấu trúc khác.
Một trong những mong đợi của công nghệ nano là để giúp giải quyết các
vấn đề liên quan đến sức khỏe, năng lượng và môi trường. Trong bối cảnh này, các nhà
nghiên cứu fullerene đã có những đóng góp quan trọng cho thấy tiềm năng của các phân
tử tuyệt vời. Trong phần này, một số tiến bộ phù hợp nhất được trình bày. Ngoài ra, nó là
bằng chứng để nói rằng fullerenes cũng đã mở ra lĩnh vực nghiên cứu cơ bản khác với các
vật liệu liên quan như carbon onions, trong đó bao gồm fullerenes lồng nhau, peapods
fullerene, fullerene cao , fullerene vô cơ được làm bằng kim loại chalcogenides, và kim
cương nano. Tiềm năng của các cấu trúc nano được thảo luận trong các phần tiếp theo.
4.1. Fullerene và sức khỏe.
Là một hoạt động đa ngành, một trong những mục tiêu của khoa học nano
và công nghệ nano là để giúp đỡ trong việc giải quyết một số vấn đề sức khỏe con người.
Từ năm 1993, nghiên cứu sâu rộng đã được tiến hành về sử dụng một hợp chất diệt vi rút
C60as để ức chế vi rút gay suy giảm miễn dịch ở người (HIV) enzyme [3,88-90].
Thí nghiệm trên cơ thể chuộc đã được tiến hành với fullerenes tan trong
nước, cho thấy chúng không phải là chất độc cấp tính. Fullerene phân phối nhanh chóng ở
nhiều mô và do đó có thể hữu ích cho các ứng dụng phân phối thuốc [3,91]. Nghiên cứu
fullerene chức hóa trong nước đã dẫn tới những thành tựu quan trọng như sự tương tác
của organofullerenes với DNA, protein, và các tế bào sống, đặc tính quang hóa của chúng,
radical quenching, và kị nước[3,92].

10

Trong số các ứng dụng dẫn xuất fullerene có thể có trong các hệ thống sinh
học như chất chống oxy hóa và các tác nhân bảo vệ thần kinh, hoạt động chống lão hóa,
phân chia DNA, ức chế enzyme, hoạt động kháng khuẩn, điều trị bệnh loãng xương, các
kháng thể đơn dòng antifullerene, tác nhân tương phản và chất phóng xạ, và các ngân
hàng duy truyền gen [3,93]. Ngoài ra, fullerene có thể giúp đỡ trong việc ức chế phản ứng
dị ứng [3,94].
Cơ chế gây độc tế bào của C60 và các dẫn xuất của nó cũng đã được
nghiên cứu chi tiết [3.95,96].
4.2. Fullerene trong tế bào năng lượng mặt trời.
Một tiến bộ quan trọng trong thiết kế tế bào năng lượng mặt trời đã được
thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận dị thể số lượng lớn trong đó có nguồn
cung cấp loại polymer liên hợp được pha trộn với một fullerene người chấp nhận. Trong
bối cảnh này, các dẫn xuất fullerene hòa tan cao như methanofullerene [6,6] -phenyl C61butyric acidmethyl ester, một azafulleroid mới, và một quasifullerene ketolactam đã được
tổng hợp để sử dụng như chất nhận electron trong các tế bào năng lượng mặt trời bằng
nhựa. Điện áp hở mạch trong các tế bào năng lượng mặt trời có liên quan trực tiếp đến
sức mạnh chấp nhận của fullerene [3,97], fullerene cellsincluding năng lượng mặt trời để
nhựa có thể có một tương lai như các thiết bị di động năng lượng mặt trời mới [3,98].
Wienket al. đã chỉ ra rằng methano [70] fullerene, dựa trên C70fullerenes,
có thể được sử dụng trong các tế bào năng lượng mặt trời bằng nhựa với hiệu suất chuyển
đổi năng lượng (PCE) of3% [3,99]. Các tế bào năng lượng mặt trời quang điện với PCE
1,45% cũng đã được thu được bằng cách sử dụng một hỗn hợp của nanoclusters porphyrin
với C60 và các hạt nano vàng [3.100] .ImahoriandFukuzumiused chỉ porphyrins và C60
để sản xuất một tế bào quang điện với PCE 1% [3,101]. Fullerenes Endohedral như
nitride trimetallic bên trong fullerene C80 Ih, Lu3N @ C80, đã được sử dụng trong các tế
bào năng lượng mặt trời polymer như một chất nhận electron với PCE hơn 4% [3,102]
Các hoạt động của các tế bào năng lượng mặt trời ngược sử dụng các hạt
nano ZnO là lớp chọn lọc electron có thể được cải thiện từ 3,7% đến 4,5% sau khi sửa đổi
với một C60
tự lắp ráp đơn lớp [3,103]. Troshinet al., Chuẩn bị 27 dẫn xuất của C60 và
C70 để sử dụng trong các tế bào năng lượng mặt trời bằng nhựa, thấy rằng các PCE thay

đổi từ ít nhất là (0,02%) lên đáng kể cao (4,1%) [3,104]. Sử dụng dithiols anken trong bán
dẫn tế bào năng lượng mặt trời polymer với các dẫn xuất C60 PCE tăng từ 2,8% đến
5,5% [3,105]. Các tế bào năng lượng mặt trời các loại polyme bán dẫn và các chất dẫn
xuất fullerene C60 (các tế bào năng lượng mặt trời tandem) có thể đạt được PCE là 6,7%
[3,106].
11


Hatakeyamaand sử dụng fullerene C60 bên trong các ống nano carbon đơn
vách (peapods fullerene) để tăng hiệu quả của các tế bào năng lượng mặt trời quang điện
hồng ngoại [3,107]. Photodetectors Polymer làm bằng polyme C60derivatives triển lãm
phản ứng quang phổ từ 300 lên đến 1350 nm và có thể thay thế bộ tách sóng quang dựa
trên các vật liệu vô cơ [3,108].
4.3.

Nested Fullerenes: Carbon Onions.
Là một sản phẩm phụ của các thí nghiệm hồ quang phóng điện, nó thường
được tìm thấy, bên cạnh các ống nano carbon và C60, hạt đa diện của carbon mà trông
giống như fullerene lồng nhau. Năm 1980, Iijimareported cao resolutionTEMstudies của
cấu trúc carbon lồng nhau [3,109] và năm 1987 được công nhận khả năng có C60 trong
vỏ các onions [3,110].

12


Ugarte tìm thấy rằng, bằng cách
chiếu carbon vô định hình với các chùm electron
của một kính hiển vi điện tử truyền qua, carbon
onions hình bán cầu được sản xuất tại chỗ
[3.7,112,113]. Các cầu thể cao thu hút sự chú ý

của các nhà nghiên cứu, vì trong hầu hết trường
hợp, đa diện hạt graphitic khía cạnh được thể
hiện. Một mô hình giải thích sự cầu thể của
onions carbon thông qua sự giới thiệu của vòng
ngũ giác và heptagonal carbon đã được đề xuất
byTerroneset al. (Fig.3.8) [3.114- 116]. Những
onions hình cầu cạnh tranh về sự ổn định với
fullerenes cổ điển [3,117].
Một quan sát quan trọng của
carbon onions hình cầu bao gồm trong sự hình
thành của kim cương bên trong.
Hình. 3.9 (a) lớp vỏ Carbon và
mạng kim cương được gieo vào trung tâm (sau
[3,118]).
(b) mô hình của một vỏ carbon
hai lớp với nhân kim cương.
13


(c) hình Mô phỏng với độ phân giải cao (TEM) của lớp vỏ được hiển thị
từ (b), trong đó mạng tinh thể kim cương có thể được cấy vào bằng sự truyền động điện tử
dưới kính hiển vi (Hình. 3.9).
Vì vậy, có thể trồng tinh thể kim cương với kích thước nano vào bên
trong vỏ carbon. Áp lực bên trong lớp vỏ carbon và sự nhiễu xạ e- giúp hình thành kim
cương.
Như trong hình. 3.9b,c [3,111, 118, 119].
Mặc dù những khung cầu(fullerene) lồng vào nhau với mật độ cao hơn và
cần được nghiên cứu nhiều hơn,song nhiều tiến bộ quan trọng đã được báo cáo. Gần
đây,nó đã được tìm thấy tính chất tuyệt vời như 1 siêu tụ điện [3,120].
Quy trình lắng đọng (750 ◦C - 850 ◦C)cũng đã được sử dụng để sản xuất

một lượng đáng kể các “lớp vỏ carbon” với đường kính 400-2000 nm [3,121-124]
Các ứng dụng khác của “lớp vỏ carbon” bao gồm: Sử dụng như vật liệu
mục tiêu x-ray chuẩn bị với lanthanum carbide và lanthanum hexaboride [3,125], cho các
điện cực trong pin LiIon[3,126] và vật liệu hấp thụ sóng băng thông rộng trong các vùng
GHz và THz [3,127]. Khi chứa niken, sử dụng kỹ thuật điện hồ quang xả, là vật liệu hấp
thụ tốt sóng điện từ ở dải 2-18 GHz [3,128].
Tạo nguồn phát xạ e- mới bằng cách gắn một tế bào “carbon onion” (lớp
vỏ carbon) trên các đỉnh của một dây nano vonfram. Điều này tạo ra nguồn phát có thể
duy trì lượng lớn dòng phát xạ của hơn 100μA và duy trì ổn định sự phát xạ kéo dài
[3,129].
Trong lĩnh vực sinh học, độc tính của các “carbon onion” sử dụng như tác
nhân tương phản khi điền đầy với cacbua nhóm Lantan đã được thẩm định, cho thấy rằng
nó tương tự như hoặc thấp hơn so với các hạt nano TiO2 [3,130].các hạt Vàng nano được
gắn liền với các “carbon onion” có thể được sử dụng Để cố định phân tử sinh học hoặc
như cảm biến của các phân tử sinh học[3,131]. Hạt nano sắt-cobalt trong carbon vỏ đã
được thử nghiệm hòa tan trong nước và trong Chụp cộng hưởng từ tính ở thỏ, cũng dùng
điều trị quang nhiệt sử dụng trong môi trường từ tính[3,132].
4.4. Fullerene Peapods (ống chứa các vỏ cầu carbon)và fullerene
Coalescence (các vỏ cầu kết hợp ).
Nó đã được tìm thấy trong quá trình làm bốc hơi bằng laser hình thành
các ống nano carbon đơn vách, C60 cũng được tạo ra và đưa vào bên trong các ống nano
carbon, do đó tạo thành một nanopeapod

14


Hình. 3.10 (a) Các ống
nano carbon với C60 bên trong gọi là
fullerene peapods.
(b)một mặt cắt cho thấy

các phân tử C60 bên trong (Hình. 3.10)
[3,133-136].
Luzzi và Smith cho rằng
C60 tích tụ trên bề mặt của ống nano và đi
vào qua các khuyết tật, tạo thành hệ tuyến
tính vanderWaals chuỗi phân tử, và có thể
kết hợp lại để tạo ra một cái ống bên trong
(Figs. 3.11, 3.12) [3,136].
được báo cáo bởi
Yeretzian và nhóm nghiên cứu [3,138].Sự hợp nhất của C60 với độ cong Gauss âm,giữ
các liên kết sp2, đã được sử dụng và đề xuất 1 mô hình lý thuyết có thể chấp nhận bởi
1hình khối 20 mặt trong 3-D [3,139].
Kính hiển vi quét xuyên (STM) và quét xuyên quang phổ (STS) đã cho
thấy hiệu ứng điện tử tạo sự sắp xếp chuỗi của các phân tử C60 bên trong các ống nano
carbon đơn vách(SWCNT) [3,140].Lượng lớn peapods fullerene có thể được tạo ra bằng
phương pháp thăng hoa, bao gồm cả sự ra đời của các phân tử C70 [3,141, 142]. Quang
phổ Raman đã được sử dụng để nghiên cứu sự tạo thành fullerene Coalescence bên trong
một SWCNT, nhiều đề xuất cho sự hợp nhất tạo ống nano zigzag nội tâm[3,143].
Theo lý thuyết,phụ thuộc vào định hướng của các phân tử C60 (bên
trong các ống nano), bên trong các ống có thể là kim loại hoặc bán dẫn[3,137]. Các tính
chất điện hóa của fullerene peopods bị chi phối bởi sự nạp điện dung, mà không có bất kỳ
quy trình cảm ứng riêng biệt, và tương tự như vậy với các sản phẩm khác của các ống
nano carbon đơn vách [3.144].Gadolinium metallofullerene Gd @ C82 đã được tổng hợp
bởi sự phóng điện hồ quang và đưa vào bên trong SWCNTs bằng cách sử dụng một ống
thủy tinh được bịt kín tại 500 ◦C, do đó sản xuất một metallofullerene tinh thể một chiều
bên trongSWCNTs trong đó nguyên tử Gd có thể chuyển đển các fullerene và đến
SWCNT [3,145]. Một metallofullerene là một fullerene bao một kim loại nguyên
tử.Praseodymium và scandium nguyên tử bên trong C80(PRSC @ C80) đã được bao bên
trong một SWCNT và được xác định bởi các kỹ thuật vi điện tử
Hình. 3.11a-h Dãy các TEM ảnh hiển vi hiển thị hóa hợp gây ra sự

chiếu xạ của C60 trong lòng của một SWNT bị cô lập. (a) hình dạng ban đầu sau một
lương e- tối thiểu. (b-h) hình ảnh liên tiếp ghi lại trong khoảng thời gian 60-90 s. Thiệt hại
15


đối với các fullerene xảy ra bởi Sự Nhảy lên của các nguyên tử carbon, dẫn đến sự tái cấu
trúc thành ống gợn sóng tại ca. 5-7 Å đường kính. Những khu vực có ống khong bị uốn có
thể được liên kết với sự hình thành của heptagonal dạng vòng chuyển động liên kết các
phân tử rời rạc với nhau. Thiệt hại rõ rệt tại SWNT có thể nhìn thấy bắt đầu từ(c), nhưng
tỷ lệ thiệt hại của nó chậm hơn vì hiệu ứng cong. Do đó, sự hợp nhất C60-C60 trội hơn

C60-SWNT (sau [3,137])
Hình. 3.12 (a) ống nano carbon với các phân tử C60 hợp nhất hình
thành một ống nano dạng sóng. (b) ảnh (TEM) độ phân giải cao hình ảnh của một ống
nano carbon với một ống dạng sóng bên trong được hình thành bởi fullerene coalescence
chẳng hạn như hình khuyên góc cao môi trường tối và electron năng lượng mất mát quang
phổ (EELS) [3,146].

Hình. 3.13 mô hình 1 nano dạng
hình xuyên hình thành bởi sự kết dính C60 thông
qua sự hợp nhất của chiếc vòng carbon hình bát giác

16


Hình. 3.14a-c fullerene với 11 lỗ thủng, hình khối 20 mặt đối xứng, và
2040 nguyên tử carbon: (a)xem trục gấp hai,(b) xem trục gấp ba, và (c) xem trục gấp năm
lần
Hình. 3.15 Boron nitride lồng B64N64 với Td đối xứng

4.5.

Fullerene cao cấp.

Như đã thấy trong phần trước, fullerene có thể kết hợp lại thành một
dạng thống nhất(1-D) như chuỗi hoặc ống nano; Tuy nhiên,vẫn có khả năng là hình thành
cấu trúc có hình xuyến (Fig. 3.13), mà có thể đáp ứng từ trường, tạo ra từ tính tại một
thời điểm nào đó, tùy thuộc vào sự định hướng của C60 phân tử [3,147]. Đối với trường
hợp của hình xuyến coalesced C60 phân tử nhánh g là 1, tương tự như đối với một chiếc
bánh rán.
Kiến trúc phức tạp hơn có thể là sự kết hợp của nhiều fullerene, bắt đầu
từ các cấu trúc giống lớp vỏ (onion);
Ví dụ, một loại fullerene 11 lỗ có Ih đối xứng có thể được xây dựng bởi
cặp coalescing Ih C500 và Ih fullerene C240( C500 tổ hợp và vòm cầu C240)[3,148]
(Hình. 3.14). ống nano kín lên đến 21 nhánh đã được đưa ra [3,148]. Sử dụng phương
pháp tiếp cận khép kín, các tính chất điện tử của các fullerene phức tạp có thể được tính
toán, thấy rằng lỗ của chúng được sử dụng như các kênh hoạt động để gắn các phân tử
hay nguyên tử bên ngoài [3,149], mà có thể được sử dụng như là phân tử cảm biến hoặc
lưu trữ hydro [3,150]. Các họ fullerene cao cấp khác nhau đã được liệt kê và phân loại
theo dang hình học của chúng [3,151].
17


4.6.

Fullerene vô cơ (BN, MoS2, NbS2, vv).

Graphite và graphene không phải là vật liệu có cấu trúc lớp duy nhất;có
những loại khác như boron nitride (BN) và molypden, vonfram, và rhenium disunphua.
Hexagonal BN gồm lớp phẳng lục giác với vòng Hexagonal xen kẽ boron và nitơ nguyên

tử. Trong trường hợp của BN fullerenes, sáu ô phải được đảm bảo cấu trúc kín và đảm
bảo thành phần hóa học (Hình. 3.15). Bát diện BN lồng fullerenes (lên đến ba lớp) đã
được tìm thấy bằng cách chiếu xạ electron[3,152].
Tính toán lý thuyết đã thực hiện trên bát diện BN fullerene [3,153]. ống
nano BN kín đầu đã được tìm thấy trong phóng điện hồ quang được tạo ra từ BN trong
thanh tantali [3,154] và que vonfram[3,9]. Mũi của những ống này có thể đưa ra một nửa
fullerene BN [3,155]. Vòng ngũ giác có thể được ổn định ở BN fullerenes nếu có đủ
lượng nitơ dư[3,155].
Tenne và đồng nghiệp thấy rằng một số kim loại có thể có được độ uốn
để tạo thành cấu trúc giống fullerene và các ống nano [3.12] (Figs. 3.16, 3.17). Trong thực
tế, WS2 fullerene có thể được sử dụng như là chất bôi trơn rắn [3,156]. Độ cong trong các
hệ này đòi hỏi một khuyết tật vuông như cho độ cong Gauss dương và một khuyết tật hình
bát giác giống như cho độ cong Gauss âm [3,157]. Những cấu trúc giống fullerene như
thế xuất hiện đối xứng bát diện (Td nhóm điểm) và sở hữu sáu khuyết tật vuông giống
như (Hình. 3.16).

18


Hình 3.17 vonfam sunfua WS2
4.7.

Nanodiamond.

Hình 3.18 Nanodiamond bão hòa hydrogen
Kim cương nano là cụm nhỏ carbon sp3 mà mỗi nguyên tử được kết nối
đồng hóa trị với bốn khu vực lân cận, ngoại trừ các hạt biên. ở đây nó còn được biết đến
là fullerite dưới áp suất và nhiệt độ cao sẽ trở thành kim cương và cũng là carbon onion
trải qua một giai đoạn chuyển đổi thành kim cương [3.158]. sau Shenderovaet al, có hai
nhóm lớn các nanodiamond:

Nhóm thứ nhất bao gồm kim cương nano như là một sản phẩm cuối
cùng thu được từ các phương pháp như chiếu xạ electron Carbon onion,màng kim cương
ultrananocrystalline, và kim cương ultradispersed thu được từ vụ nổ tổng hợp [3,159];
Các nhóm khác liên quan đến kim cương nano đó là kết quả của quá trình bị gián đoạn
của sự phát triền cấp micro hoặc macrodiamonds [3.158]. đáng nói là có kim cương ở
giữa các vì sao trong không gian được tìm thấy trong thiên thạch [3,159, 160]. khoảng 1020% carbon giữa các vì sao là trong các hình thức kim cương nano.
Các tính chất phát quang của kim cương nano cho phép sử dụng chúng
như là vật đánh dấu sinh học, mà nó có thể ứng dụng trong tương lai để xác định các khối
19


u [3,161]. Trong trường hợp này, người ta thấy rằng kim cương nano có kích thước từ 210 nm không độc hại [3,162]. nguyên tắc đầu tiên trong tính toán cho thấy rằng bề mặt
nanodiamond có thể được tái tạo bằng các liên kết sp2, tạo thành một loại kết hợp giữa
fullerene và kim cương, có kim cương ở trong và fullerene bên ngoài[3,163]. Diamonoids
là một biến thể của các lồng carbon phân tử làm bằng sp3 carbon bão hòa hydrogen (Fig.
3.18). Trong số những phân tử này là: adamantane (C10H16), iceane (C12H18),
diamantane (C14H20), triamantane (C18H20), pentamantane (C25H30), và
superadamantane (C35H36). Diamonoids lớn hơn đã được tách ra từ dầu mỏ và có thể có
ứng dụng trong sinh học cũng như điện tử và lĩnh vực phát xạ [3,164].

Kết luận
Buckminsterfullerene(cấu trúc cầu C,rất ổn định) mở ra lĩnh vực cấu
trúc nano carbon, Củng cố cho khoa học và công nghệ nano, Mang lại một cách mới cho
khoa học liên quan đến multidisciplinarity. toàn bộ các dãy ứng dụng mới cho vật liệu
nano lớp là rất hứa hẹn, và chắc chắn là các công trình mới sử dụng vật liệu tiên tiến trong
thế kỷ 21 sẽ bao gồm fullerenes, các ống nano carbon, graphene, grapheme nanoribbons,
cacbon onion, cacbon xốp, boron nanoribbons nitride, và các cấu trúc nano chalcogenide
kim loại. Ý tưởng về sản xuất, trong bất kỳ là vật chất lớn, một lớp mỏng, dày một
nguyên tử, và uốn cong nó theo những cách khác nhau, mở ra con đường mới trong kiến
trúc tiên tiến.kỹ thuật mới đặc trưng và các công cụ này sẽ phải phát triển để sử dụng tất

cả chúng.
Những vật liệu nano sẽ đóng một vai trò thiết yếu trong những thách
thức trước mắt như sản suất hiệu quả nguồn năng lượng, xử lý môi trường và vấn đề sức
khỏe. Không phải ngẫu nhiên mà hai cấu trúc nano carbon, C60 và graphene, đã được trao
hai Giải thưởng Nobel trong hai lĩnh vực khác nhau.

20


Tài liệu tham khảo
1. Robert Vajtai - Đại học Rice - Kỹ thuật cơ khí và Khoa học Vật liệu Houston, USA,Springer Handbook of Nanomaterials, 2013.

21