
1984’te R.E. Smalley ve arkadaşları grafiti laserle buharlaştırarak ilk kez karbon atomlarının top şeklinde kafesler halinde olduğunu gördüler. 1985’te H.W. Kroto, R.E. Smalley ve arkadaşları bu karbon topları izole ederek bu yapıların tümüyle bilinmesini sağlayacak ilk adımı attılar (Bu buluş onlara 1996 yılında Nobel ödülü kazandırdı). Fullerenler, karbon atomlarından oluşan kapalı kafes yapılardır. Karbonun bağ yapımında kullanılmayan 2 elektronu ile 4 valans elektronu arasındaki enerji farkının büyük olması ve karbon atomlarının çok uzun zincirler oluşturmasından dolayı, karbonun sadece bağlanma geometrisi değiştiğinde farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip yapılar oluşur. Karbon bu özelliklerinden dolayı doğada bilinen tüm maddelerin % 94′ ünü oluşturmaktadır.
Karbon sp, sp2 ve sp3 hibritleşmesinin üçünü de yapabilmesi çok sayıda allotropunun olmasına neden olur. Bu üç bağlanma şeklini yapabilen tek element karbondur.
”].”]
Fullerenler ilk olarak grafitin laserle buharlaştırılması ile oluşan karbon buharının yoğunlaşması ile oluşturulmuştur. Üretilen fullerenlerden çoğu C60 ya da C70 moleküllerinden oluşmaktadır diğer fulleren yapıları ise bunlar kadar kolay elde edilememektedir, artık en zor üretilen C20 fullereni bile üretilebilmektedir. Fuleren üretiminde kullanılan diğer yöntem ise ark buharlaştırma yöntemidir. Bu yöntemde He ortamında grafitin elektirk arkı oluşturularak buharlaştırılması ve buharlaşan grafitin yoğunlaştırılmasıyla fulleren üretiliyor.
En çok elde edilen, özellikleri en iyi bilinen ve en kararlı yapıya sahip olan C60 fullereni şu özelliklere sahiptir; 12 beşgenden ve 20 altıgenden oluşur, her atom arasında oluşan bir bağlardan biri çifttir. Çift bağın uzunluğu tek bağa göre kısadır. C60’ta 30 çift 60 tanede tek bağ vardır.
C60 basınca karşı dayanıklıdır.
Katı C60 yalıtkan özellik gösterir.
İletim bandının yarısına kadar alkali metallerle katkılanırsa iletkenliği artırılabilir daha fazla katkılandığında ise tekrar yalıtkan olur.
Potasyum katkılanan C60 18 Kelvin’de süperiletken hale geçmektedir.
Fullerenler bir yüzeye yerleştirildiğinde o yüzeyin sadece elektirksel değil optik özelliklerini de değiştirdiği görülmüştür bu da fullerenlerin ne kadar önemli bir nano yapı olduğunu bir kez daha göstermektedir.
Kenan Elibol – KuarkMNB, Tarih:10.02.2009
Kaynaklar:
- http://people.virginia.edu/~lz2n/mse209/Chapter3.pdf
- http://kimallen.sheepdogdesign.net/Fuller/index.html
- http://www.ch.ic.ac.uk/local/projects/unwin/Fullerenes.html
- Mükremin YILDIZ, ‘Fullerenlerin yapısına Si ve Ge katkılanması’, Y.lisans tezi