Fulleren (Karbonnanotoplar)

          Karbon nanotoplar katkılı ince polimer tabakalarının ilginç kırınım özelliği, onları önemli optik uygulamaların bir parçası haline getirmiş durumda. Bunların yanı sıra oksitlenmeye karşı iyi bir koruyucu olmaları karbon nanotopların yüzey kaplama malzemesi olarak kullanılmalarını sağlıyor. Metallerde ise eş potansiyel yüzeyleri oluşturmada karbon nanotopların önemli yeri var. Malzemelerin yüzeylerini ince elmas tabakasıyla kaplama veya silisyum yüzeylerinde ince SiC (silisyum karbür) tabakası oluşturmada (ince SiC filmlerinin yüksek sıcaklığa dayanıklı elektronik aygıtlarda ve mikromekanik sistemlerde önemli bir yeri var) yine karbon nanotopların rolü söz konusu.

Ayrıca hidrokarbon birleştirme reaksiyonları, organik solventlerin oksitlenmesi ve hidrojenlendirilmesi vb. reaksiyonlarda olmak üzere tercih edilir bir katalizör durumundadır. Pek çok elektronik ve optik uygulaması bulunan katmanlı yapıların oluşturulmasında karbon nanotopları yine görüyoruz.

Karbon nanotoplar hidrojen depolamada ve yüksek enerjili pil yapımında, ayrıca iki ayrı malzeme arasında sürtünmeyi azaltıcı madde olarak da(küre şeklinde olmaları ve simetrik yapılarına bağlı olarak net dipol momentleri bulunmamasından) kullanılıyor. 

Karşımıza çıktıkları diğer bazı önemli alanlarsa, belirli özelliklere (çeşitli gazlar, nem, vb.) duyarlı algılayıcıların ve süper iletken malzeme (nanotoplardan oluşturulan katkılı kristal yapıların süper iletkenlik özelliği göstermesinden dolayı) yapımında kullanılıyor olması.

Karbon nanotoplar hem saf olarak hem de katkılandırılmış olarak da elde edilebiliyorlar. Katkılandırılma, topların içine yerleştirilen başka bir elementle ("endohedral" katkılandırma)  veya top atomlarından birisinin yerine konan başka bir atomla ("substitutional" yerine koymalı katkılandırma) gerçekleştirilebiliyor. Toplardan oluşturulmuş kristal yapıda toplar arasına başka bir atomun yerleştirilmesi de mümkün ("exohedral" katkılandırma). Karbon toplar yerleştirildikleri kristal yüzeylerinin elektronik ve optik özelliklerini değiştiriyorlar. İki yüzey arasında zıplayarak hareket edebilen topların bu özelliğinden faydalanarak nanotransistörler, hatta tek elektron transistörler yapmak veya tek elektron akımı elde etmek bile mümkün.

Nasıl Elde Edilir?

       C₆₀’ın kaynağı olan Grafit düzlemsel altıgen karbon halkalarının oluşturduğu tabakalardan meydana gelmiştir. Her bir karbon atomu dışta bulunanlar hariç aynı tabakadaki diğer üç karbon atomuna bağlanmıştır. Bu bağların tümü aynı uzunluğa sahiptir ve benzendeki karbon-karbon bağ uzunluğuna yakındır.

         Yeterli bir enerji ile grafit tabakalarındaki halkaların birinden bir karbon atomunu uzaklaştırmak için bombardımana tabi tuttuğumuzda yapı artık düzlemsel olmayacak ve bir eğrilik kazanacaktır. Bir beşgene bitişik beş benzen halkası içeren hidrokarbon “Koranulen” oluşacaktır. Koranulen düzlem olmayıp tabak şeklindendir. Grafit tabakalarından ilave karbon atomlarını çıkarmaya devam edersek küreselleşme artacak ve sonuçta küresel yapı kapanacaktır. C₆₀ ‘ın yapısı bir futbol topunun aynısı olacaktır.

Bu topta 12 tanesi beşgen ve 20 tanesi altıgen olmak üzere 32 yüzlü 60 köşeli bir çokgendir. Mimar, sanatkar ve düşünür Richard Buckminster Fuller’ in tasarladığı ve Fuller’e saygıdan dolayı C₆₀ ve türevlerine benzer karbon bileşikleri “fulleren” ler olarak adlandırılır. Ayrıca fullerenler nanotop olarakta adlandırılır.