شیمی پیرامون ما

دو شنبه اول نوامبر 2006

چكيده مطالب:محفظه هاي كربن با مولكول هاي فلز پر مي شوند ومي توانند به تشخيص بيماري با كمك MRI را بهبود بخشند وسلولهاي خورشيدي با بازده بالا بسازند.

پايگاه ورجينيا موسوم به كارخانه لونا نانو راه اندازي شد آنها تا حدودي مدل گسترده اي از باكي بالها(توپ فوتبالي كه از ملكولهاي كربن تشكيل شده)به مرحله عرضه به بازار رسانده اند. كمپاني اظهار مي كند كه اين فولر ن ها مي توانند تصاوير رزونانسي مغناطيسي (MRI)را بهبود بخشند ومنجر به افزايش بازده سلول هاي خورشيدي شوند.هر باكلي بال از 80 اتم كربن تشكيل شده كه گروه هاي نيتريد فلزي را در داخل خود به دام انداخته اند وماده اننو با خواص بسيار گسترده الكتريكي نوري ومغناطيسي را بوجود مي آورند.

مواد جديد اولين بار توسط هري درن وهمكارانش بطور تصادفي در ويرجنياتچ بلاسبورگ (VA)ساخته شد. دانشمندان معمولا باكي بال ها را (رايج ترين نوع آنها توپهاي تو خالي ساخته شده از 60 اتم كربن هستند)بوسيله قوس اليكتريكي بزرگ وقابل توجه بين 2 الكترود گرافيتي مي سازند.زمانيكه پژوهشگران ويرجينيا تتچ اين فولر ن ها را مي ساختند الكترود هاي كاتاليزوري فلزي را بكار گرفند وهوا را به محفظه قوس الكتريكي دميده شد در نتيجه تعداد زياد 80 كربن محفظه باكي بال هر كدام يك ملكول نيتريد فلزيمهمراه با 3اتم فلز را بدرون خود بدام انداختند.

پژوهشگران پيش از اين اتم هاي فلز را در باكي بالها محصور كرده بودند اما اينها اولين باكي بالهايي هستند كه ملكولهاي نيتريد فلزات بسيار ناپايدار را محصور كرده اند.در خور توجه است كه باكي بالها ي 80 كربنه پيش از اين چه بصورت تو خالي چه تو پر توسط هيچكس ساخته نشده است. حتي انديشه ملكولهاي نيتريد فلز وباكي بالهاي 80 كربنه وجود نداشت آنها براي مدت طولاني در ذهن شان با كمك همديگر طرز قرار گيري اتمها را ثابت كردند.پايگاه كارخانه لونانانودر دنويل (VA)فولرنهايي با تركيبات جالب از فلزات كمياب مثل اسكانديم يوتريم و لانتانيم را مي سازد.

هنگاميكه گروه فلزات يك بار مثبت شبكه ايي گسترده را داشته باشند باكي بال نيز داراي يك بار منفي شبكه ايي گسترده مي شود .(مانند تار عنكبوت) توزيع بار روي ملكول فولرن فلزي خواص جالبي را به آنها مي دهد كه هنوز پژوهشگران سعي در كشف آن دارند. طبق اظهارات جيمز كراس پروفسور شيمي در دانشگاه يل  تلاش شما در آزمايشات سخت اين تركيبات كم نيست بلكه اين مواد بسيار غير عادي هستند.همچنين او معتقد است كه  اين ذرات مي توانند كاربردهاي گوناگون داشته باشند بيشترين اميد در افزايش كارايي MRIمي باشد.

كار خانه لونانانو پروانه توليد(جواز توليد) اين تكنولوژي را از ويرجينياتچ دارد واظهار مي كند كه اين موادبسيار چشمگير وثمر بخش تر در MRI يعني تصوير برداري از بافتهاي نرم بدن مغز وستون فقرات بكار گرفته مي شود.پزشكان در حال حاضر گادولينيم را به بدن بيمار دقيقا پيش از آزمايش MRIتزريق مي كنند. فلز تفكيك پذيري ووضوح اسكن را بهبود بخشيده ودقت سنجش تصوير را افزايش مي دهد.اما گادولينيم سمي است بنابر اين با تركيب آلي پوشيده ميشود. بر اساس اظهارات كراس خطر سمي بودن گادولينيم به طور كامل حذف نمي شود اين موضوع مقدار مجاز مصرف گادولينيم كه پزشكان مي توانند به بدن بيمار تزريق كنند را تعيين مي نمايد.

بنا به اظهارات روبرت لينك مدير كل لونانانو در قياس با موادكنوني محفظه باكي بال 80 كربنه بسيار محكم وقوي در به دام انداختن نيتريد گادولينيم ايت بنابراين در نسل هاي آينده اين مواد  جاييكه بخواهيم آنها در شخص بيمار يا عضو بخصوصي مورد هدف قرار دهيم قادريم كه آنها را بكار ببريم .در واقع درن وهمكارانش در ويرجينياتچنشان دادند كه فولرن هاي نيتريد فلز 40 مرتبه سنجش بهتري را در مقايسه با عوامل سنجشگر رايج در بازار نشان مي دهند. اگر چه مكانيسم دقيق عمل آنها تا كنون مشخص نشده است.پيش از اين كه اين مواد بتواند در MRIبكار گرفته شوند بايد روي آنها قدري مجموعه آزمايشات سميت وايمني سلامت صورت بگيرد تا مجوز اجرايي غذايي ودارويي را دريافت كنند. كمپاني در صدد انجام آن آزمايشات بر روي  مواد است تا كاملا آماده بهر برداري شود.

بدام انداختن فلزات ديگر در باكي بالها منجر به كاربردهاي مختلف آنها مي شود.كار خانه لونانانو براي بكار گرفتن اين مواد نانو جهت ساختن نوعهاي جديدي از سلولهاي خورشيدي با بازده بالا برنامه ريزي كرده است اگر چه لينك از توضيح چگونگي عمل و كارآنها خودداري كرده است.موقعيكه فوتونها به مواد فتوولتاتيك برخورد مي كنند يك الكترون با بار منفي ويك بار مثبت كنده شده از مواد را توليد مي كند كه غالبا دوباره تركيب مي شوند وجريان الكتريكي را در اختيار ما نمي گذارنند.بنا به اظهارات لينك:اكنون يكي از موضوع هاي فعاليت پژوهشگران يافتن راههاي افزايش بازده در بهم پيوستن الكترونهاي پخش شده پيش از آنكه دوباره تركيب شوند است كه با اين عمل بازده صفحات خورشيدي افزايش مي يابد.

بنا به اظهارات كراس هم اكنون كارخانه لونانانو كميتهاي ميلي گرم از مواد را به پژوهشگران مي فروشد وآنها قادر هستند از اين موادمقادير تركيبات نسبتا زيادي را بسازنند سپس كمپاني قسمتي از آنها در اختيار پژوهشگران مي گذارد. در صورتيكه گروههاي آلماني وژاپني كارهاي مهمي را بر روي فولرن هاي نيتريد فلز انجام داده اند وتا كنون راه حلي براي اينكه مقدار كافي از مواد را تهيه كنند ندارند.آنها چند ميلي گرم از اين مواد را تهيه كرده اند.كافي نبودن اعمال پژوهشي شيميايي كاملا واضح وروشن است.با روش درن گرمهايي  از اين مواد را بدست آمده است.

بنا به اظهارات كراس :شما با گذاشتن ملكولهاي فلز مختلف در داخل فولرنها مي توانيد همه چيز بسازيد.اين مدل خوبي براي تركيبات بسيار وسيع ومتنوع است كه احتمالا در خودشان خواص بسيار جالبي دارند .                               

منبع:ترجمه مقاله ايي از

David Bradley, Science Journalist  November 01,2006