HÓA HỌC NANO Bucky ball (buckminsterfullerene C60)

HÓA HỌC NANO Đề tài: Bucky ball (buckminsterfullerene C60) Nhóm thuyết trình : 11 GVHD: Tên thành viên: Huỳnh Quốc Thắng 61103296 Vũ Thành Nam 61102176 Huỳnh Quốc Huy 61101339 Nguyễn Hải Đăng 61100780 Ngày báo cáo : 14/04 Nội dung: I Tổng quan buckyball Giới thiệu buckyball Tính chất vật lý Tính chất hóa học II Các phương pháp tổng hợp Phương pháp hồ quang điện Phương pháp cắt tia lazer Phương pháp lắng đọng hóa học từ pha III Ứng dụng Hoạt tính kháng virut Fullerenes chất gây cảm quang Hoạt động chống oxi hóa Ứng dụng chẩn đoán Ứng dụng làm pin mặt trời hữu polymer – fullerene Tạo vật liệu siêu dẫn Chất bôi trơn I Tổng quan Buckyball Giới thiệu Buckyball: Buckminsterfullerene (hoặc Bucky-ball) hình cầu fullerene phân tử có công thức C60 Nó có cấu trúc hợp vòng giống khung giống bóng đá , làm hai mươi lục giác mười hai ngũ giác , với nguyên tử carbon đỉnh đa giác Năm 1985, nhóm nghiên cứu bao gồm Harold Kroto (University of Sussex, Anh Quốc) Sean O'Brien, Robert Curl, Richard Smalley (Rice University, Texas, Mỹ) khám phá phân tử chứa 60 nguyên tử carbon, viết tắt C60 Giáo sư Kroto nhà nghiên cứu hóa học thiên văn Vào thập niên 70, ông có chương trình nghiên cứu chuỗi dài nguyên tử carbon đám mây bụi (interstellar dust) Ông liên lạc với nhóm Curl Smalley dùng quang phổ kế laser nhóm nầy để mô điều kiện hình thành chuỗi carbon đám mây vũ trụ Họ tái tạo chuỗi carbon mà tình cờ khám phá phân tử bền chứa xác 60 nguyên tử carbon Sự khám phá C60 xoay hướng nghiên cứu nhóm từ chuyện tìm kiếm thành phần vật chất tối (dark matter) vũ trụ đến lĩnh vực hoàn toàn lạ liên hệ đến khoa vật liệu (Materials Science) Năm 1996, Kroto, Curl Smalley giải Nobel Hóa học cho khám phá Trước C60 người ta biết carbon qua ba dạng: dạng vô định hình (amorphous) than đá, than củi, bồ hóng (lọ nồi), dạng than chì (graphite) dùng cho lõi bút chì dạng kim cương (Hình 1) Sự khác hình dạng, màu mè, giá cường độ yêu chuộng nữ giới than đá, than chì kim cương trời vực Tuy nhiên, khác cấu trúc hóa học lại đơn giản Như tên định nghĩa, dạng vô định hình cấu trúc định Trong than chì nguyên tố carbon nằm mặt phẳng thành lục giác giống tổ ong Cấu trúc nầy hình thành mặt phẳng nằm chồng chất lên mang electron pi di động tự Than chì dẫn điện nhờ electron di động nầy Trong kim cương electron pi kết hợp trở thành nối hóa học liên kết mặt phẳng carbon làm cho chất nầy có độ cứng khác thường không dẫn điện Hình 1: Tám loại carbon theo thứ tự từ trái sang phải: (a) Kim cương, (b) Than chì, (c) Lonsdaleite, (d) C60, (e) C540, (f) C70, (g) Carbon vô định hình (h) Ống nano carbon (Nguồn: Wikipedia) Sự khám phá C60 cho carbon dạng thứ tư Sau nhận diện C60 từ quang phổ hấp thụ Kroto, Curl Smalley bắt đầu tạo mô hình cho cấu trúc C60 Trong trình nầy ông nhanh chóng nhận nguyên tố carbon phẳng theo kiểu lục giác tổ ong than chì, xếp thành cầu tròn hình lục giác xen kẻ với hình ngũ giác giống trái bóng đá (Hình 1d 2) Phân tử nầy đặt tên buckminster fullerene theo tên lót họ kiến trúc sư Richard Buckminster Fuller Ông Fuller người sáng tạo cấu trúc mái vòm hình cầu với mô dạng lục giác (Hình 3) Cho vắn tắt người ta thường gọi C60 fullerene bucky ball Hình 2: Quả bóng đá C60 Hình 3: Kiến trúc sư Richard Buckminster Fuller mái vòm hình cầu với mô dạng lục giác Tính chất vật lý: Công thức phân tử Khối lượng phân tử C 60 720,64 g · mol -1 Dạng tồn Tinh thể hình kim đen Tỉ trọng 1,65 g / cm Điểm nóng chảy Độ hòa tan nước Thăng hoa ~ 600 ° C (1112 ° F; 873 K) không tan nước (Nguồn: Wikipedia) Buckyball có tính trơ vật lý, cứng, nhẹ có màu tím sâu mà để lạimột dư lượng nâu bốc Tính chất hóa học: 3.1 Phản ứng nhân: Fullerene có xu hướng phản ứng ion, phản ứng với loạt nucleophin phản ứng nhân Phản ứng Bingel: phản ứng mà bazơ hút lấy malonate proton có tính axit tạo cacbanion enolate mà phản ứng với điện tử fullerene thiếu liên kết đôi phản ứng nhân Điều tạo mộtcacbanion mà chiếm chỗ brom thay nhân nội nguyên tử vòng cyclopropane khép kín E nhóm giữ lại,L nhóm rời 3.2 Phản ứng với Halogen: Đối với flo, nguyên tử F đủ nhỏ để cộng vào vị trí 1,2 Tuy nhiên, Cl2 Br2 , yếu tố không gian mà nguyên tử halogen thêm vào C có vị trí xa Ví dụ, C60Br8 C60Br24 , nguyên tử Br thêm vảo vi trí 1,3 1,4 3.3 Phản ứng với gốc tự do: Phản ứng C60 với gốc tự dễ dàng xảy Khi C60 trộn với disulfide RSSR, gốc tự C60SR • hình thành cách tự nhiên chiếu xạ hỗn hợp 3.4 Phản ứng cộng với nguyên tử oxy: C60 oxy hóa thành epoxide C60O Ozon hóa C60 1,2-xylene 257K cho ozonide C60O3 trung gian Phân hủy C60 O3 296K tạo thành các epoxide,C60O chia đồng phân C60O 3.5 Hydro hóa: C60 thể nét đặc trưng nhân thơm phản ánh đặc trưng liên kết đơn-đôi C-C nội Do C60 cộng thêm hydro để tạo thành polyhydrofullerene 3.6 Phản ứng oxy hóa khử - C60 anion cation 3.7 Phức hợp kim loại II Các phương pháp tổng hợp: Phương pháp hồ quang điện: Đây phương pháp phương pháp phổ biến dùng để tạo C60 ( fullenrene)  Nguyên lý hoạt động : Phương pháp sử dụng hồ quang điện tạo cacbon C60 thông qua hóa hai cacbon (2 điện cực) đặt đối diện nhau, cách khoảng 1mm môi trường khí trơ áp suất thấp ( 50-70 mbar) Một dòng điện khoảng 50-100A tạo điện áp 20V tạo lưu lượng nhiệt lớn cực, làm hóa hai điện cực hình thành điện cực lại cacbon C60 (buckyball) Các xúc tác kim loại Fe, Co, Ni, Y, Mo… Được đưa vào anot để tạo mầm cho hình thành cacbon C60 Số lượng chất lượng C60 hình thành kiểm soát thông qua việc điều chỉnh yếu tố sau: - Khí trơ : Khi sử dụng khí có hệ số dẫn nhiệt khuyếch tán nhiệt nhỏ đường kính C60 nhỏ - Plasma Khoảng cách từ anot đến catot hiệu chỉnh để đạt xoáy plasma mạnh xung quanh catot nhằm làm tăng cường bốc catot, thúc đẩy hình thành buckyball Phương pháp cắt tia laser: Dòng lazer dạng xung hay liên tục để làm bốc hạt graphite nhỏ thùng điều nhiệt 1200oC Sự khác biệt dòng lazer ngắt quãng dạng xung ngắt quãng liên tục dòng xung đòi hỏi cường độ ánh sáng mạnh (100kW/m2 so với 12kW/m2) Thùng điều nhiệt bơm đầy khí Hêli khí Argon để giữ áp lực 500 Torr Ở đây, phát xạ quang phổ hỗn hợp graphite tạo thành phương pháp cắt trạng thái kích thích so với C60 Các lớp nano cacbon liên kết với lực Van de Waals Phương pháp cắt tia lazer gần giống với phóng điện hồ quang tối ưu việc dùng chất khí xúc tác giống trình phóng điện hồ quang Các điều kiện phản ứng cần thiết chế giống hoàn toàn 2.1 Phương pháp dùng dòng điện cực lazer tự với xung cực nhanh: Dòng điện cực laser với xung hệ Nd:YAG có độ rộng khoảng 10 nano giây (ns) Trong hệ FEL người ta sử dụng xung rộng khoảng 400fs Tần số lặp xung tăng cực nhanh từ 10 Hz đến 75 MHz để cung cấp chùm tia lượng tương đương dùng laser hệ Nd: YAG xung phải hội tụ lại Cường độ bó laser sau qua thấu kính hội tụ đạt đến 5.1011 W/cm2, cao gấp 1000 lần cường độ từ hệ ND :YAG Dòng khí Argon 1000oC dùng làm mục đích làm nóng sơ sau qua đầu phun đến gần với cụm graphite quay có xúc tác bám Khí Argon làm chùm tia laser cắt lệch góc 90o so với hướng tới dòng FEL, đánh bật cacbon phần phía trước cụm Sau làm lạnh thu fullerene Phương pháp này, hiệu suất tối ưu loại laser 45g/h, với xúc tác hệ NiCo hay NiY, môi trường khí Argon 1000oC với bước sóng khoảng 3000nm 2.2 Phương pháp dùng sóng laser liên tục: Phương pháp dựa cắt laser hỗn hợp trộn lẫn axit với xúc tác bột kim loại sóng laser CO2 liên tục 2kW dòng Argon hay nitrogen nhờ đưa vào dạng bột nhuyễn kích cỡ micro nên tổn thất truyền nhiệt giảm đáng kể so với việc dùng laser đốt nóng khối graphite rắn dạng co cụm Từ việc hấp thụ lượng laser vật liệu hiệu Phương pháp tạo hiệu suất 5g/h với xúc tác hỗn hợp NiCo với tỉ lệ 1:1, nhiệt độ 1100oC Phương pháp lắng đọng hóa học từ pha dạng bọt gel: Trong phương pháp này, C60 đơn lớp tạo cách cho phân hủy cacbon monoxit (CO) xúc tác Fe/Mo dạng bọt gel Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất chất lượng C60 đơn lớp, bao gồm diện tích bề mặt tiếp xúc vật liệu, nhiệt độ phản ứng lượng khí cung cấp Diện tích bề mặt lớn, độ xốp khối lượng riêng siêu nhỏ bọt gel làm cho hiệu suất phương pháp cao hẳn phương pháp khác Sau xử lí axit trình oxi hóa, thu cacbon C60 chất lượng cao (>99%) Khi sử dụng CO khí cung cấp, hiệu suất tổng hợp có giảm nhìn chung, chất lượng vật liệu lại tốt Phương pháp lắng đọng hóa học từ pha sử dụng nhiệt laser (LCVD) : Trong phương pháp này, tia laser sóng CO2 liên tục, mang lượng trung bình, chiếu thẳng vào chất nền, làm nhiệt phân hỗn hợp nhạy hóa gồm Fe(CO)5 acetylene chảy dòng Buckyball hình thành tác dụng xúc tác hạt sắt nhỏ III Ứng dụng: Hoạt tính kháng virus Các hợp chất có hoạt tính kháng vi-rút quan tâm y tế phương thức hoạt động khác dược phẩm mô tả Việc nhân lên virus gây suy giảm miễn dịch người (HIV) bị ức chế số hợp chất kháng virus, hiệu việc ngăn ngừa trì hoãn khởi phát hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải (AIDS) Fullerene (C60) dẫn xuất chúng có hoạt tính kháng virus tiềm năng, có tác động mạnh mẽ vào việc điều trị HIV Hoạt tính kháng virus dẫn xuất fullerene dựa số đặc tính sinh học bao gồm cấu trúc phân tử độc đáo hoạt động chống oxy hóa Nó chứng minh dẫn xuất fullerenes ức chế tạo phức hợp với HIV protease (HIV-P) (Friedman et al 1993; Sijbesma et al 1993) Dendrofullerene (Hình 1) cho thấy hoạt động chống protease cao (Brett Reich Hirsch 1998; Schuster et al 2000) Derivative 2, đồng phân trans-2 (Hình 1), chất ức chế mạnh HIV-1 nhân rộng Nghiên cứu cho thấy vị trí tương đối (trans-2) nhóm fullerenes điện tích dương gần fullerenes cung cấp cấu trúc hoạt động kháng virus Hình 1: Cấu trúc hợp chất Fulleropyrrolidine với hai nhóm amoni tìm thấy hoạt động chống lại HIV-1 HIV-2 (Marchesan et al 2005) Các vị trí tương đối chuỗi bên fullerene có ảnh hưởng mạnh mẽ đến hoạt động kháng virus Một loạt dẫn xuất fullerene tổng hợp để làm sáng tỏ thông số cấu trúc có ảnh hưởng đến hoạt tính kháng virus fullerene Hình cho thấy dẫn xuất, sử dụng tế bào lympho CEM tế bào nhiễm HIV-1 HIV-2 Kết cho thấy dẫn xuất fullerenes trans có nhiều hoạt động so với cis- xích đạo hoàn toàn không hoạt động Hính 2: Cấu trúc Fulleropyrrolidine 10 Dẫn xuất Fullerene C60 với hai hay nhiều mạch nhánh solubilizing thử nghiệm, thử nghiệm tế bào lympho CEM tế bào nhiễm HIV-1 HIV-2 (Bosi et al 2003) Mặc dù dẫn suất fullerene với pyrrolidinium nitrogen tăng độ tan nó, việc sử dụng thực tế phương pháp bị giới hạn việc tạo đồng phân khác Kết hoạt động chứng minh dẫn xuất hoàn toàn không chống lại HIV2, dẫn xuất với muối nitrogen pyrrolidine tương ứng bậc bốn có tác động đến chống lại HIV-1 Phát quan trọng để hiểu tương tác tĩnh điện cấu trúc hợp chất có hoạt tính kháng virus Dẫn xuất axit amin fullerene C60 (ADF) tìm thấy để ức chế HIV (Kotelnikova et al 2003) Các dẫn xuất fullerene chọn hòa tan nước axit amin đến C60: C60-l-Ala, C60-l-Ser, C60-l-Gly, C60-l-Arg C60-d-Arg, C60-ACA (C60-ɛ-aminocaproic acid), C60-ACNA (muối natri C60-ACA), C60-ABA (acid C60-γ-aminobutyric) C60-ABNA (muối natri C60-ABA) (Romanova et al 1994) Các chế dựa thâm nhập ADF mang ion kim loại hoá trị hai qua lớp kép lipid liposome, đưa vào đến vị trí kỵ nước protein thay đổi chức màng liên kết enzyme Các quan sát fullerene C60 dẫn xuất không miễn dịch tiếp tục hỗ trợ tiềm cho hợp chất dược phẩm Mặt khác, fullerene không tan nước (C60) dẫn xuất có hoạt tính kháng virus chống lại bao phủ virus Sau nhận thấy cho ánh sáng chiếu sáng 5h vào virus semliki (SFV, Togaviridae) virus viêm miệng mụn nước (VSV, Rhabdovirus) (Kaesermann Kempf 1997) diện C60, lây nhiễm virus bị Hiệu ứng tạo singlet oxygen không phần hiệu dung dịch có chứa protein Một số thuốc nhuộm có sẵn cho phép tạo singlet oxygen (Rywkin et al 1995) Hình cho thấy mát phụ thuộc thời gian nhiễm SFV sau chiếu sáng diện C60 oxy Ánh sáng gây bất hoạt bị dập tắt cách loại bỏ oxy cách xả argon thông qua hệ thống treo 11 Hình 3: Động học hoạt tính quang SFV C60 SFV chiếu sáng ánh sáng nhìn thấy diện C60 khuấy liên tục bọt O2 Cation, anion acid amin loại dẫn xuất fullerene ức chế phiên mã viêm gan C virut chép HIV-reverse (Mashino et al 2005) Các dẫn xuất fullerene anion tính chống oxy hóa dẫn xuất cation có hoạt động kháng khuẩn kháng proteaza Dẫn suất fullerene với chuỗi alkyl dài có ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt tính kháng virus họ Fullerenes chất gây cảm quang Một ứng dụng y học tiềm C60 liên quan đến photoexcitation fullerene Trong thực tế, fullerene kích thích từ trạng thái để 1C60 photoirradiation Loại không bền dễ dàng chuyển đổi thành 3C60 để tồn bền Việc có mặt oxy phân tử, fullerene phân hủy từ ba trạng thái bản, truyền lượng cho O2, tạo singlet oxygen 1O2, biết đến loại gây độc cho tế bào Ngoài ra, loại có lượng cao 1C60 3C60 chất nhận điện tử tốt với diện chất điện tử, qua trình khác nhau, dễ dàng bị giảm xuống C60*- cách chuyển electron Một lần nữa, diện oxy, anion gốc fullerene chuyển điện tử, tạo anion superoxide gốc O2 * - gốc hydroxyl OH * (Yamakoshi et al 2003) Các fullerene kích thích thể bị giảm điều kiện sinh học diện chất khử sinh học ví dụ như, guanosin Mặt khác, singlet oxygen anion gốc superoxide biết đến loại phản ứng DNA (Da Ros et al 2001) Thuộc tính fullerene lại làm cho photosensitizers có tiềm sử dụng liệu pháp quang động (PDT) Nhiều hợp chất fullerene với nhóm chức khác sở hữu mối quan hệ sinh học với acid nucleic protein, điều tra cho hoạt động chống ung thư Đặc biệt, hợp chất C60 acridine oligonucleotide, tương tác với axit nucleic, tổng hợp với mục tiêu tăng khả gây độc (An et al 1996; Yamakoshi et al 1996) Khả gây độc đuôi gai monoadduct C60 C60 axit malonic điều tra tế bào Jurkat, tiếp xúc với ánh sáng UV, số lượng tế bào tìm thấy giảm khoảng 19% vòng hai tuần (Rancan et al 2002) Ji et al nghiên cứu biodistribution khối u hấp thu C60(OH)X năm loại mô hình khối u phóng xạ 125i-nhãn C60(OH) x (Ji et al 2006) Iwamoto Yamakoshi giới thiệu cao tan nước C60-N vinylpyrolidon copolymer đại diện cho liệu pháp quang động (Iwamoto Yamakoshi 2006) C60 kết hợp đồng hóa trị vào chuỗi poly (vinylpyrolidon) thông qua phản ứng trùng hợp Hạt 12 nano fullerene tan phần lớn nước dung dịch có nồng độ cao so với báo cáo cho C60 bão hòa toluene tạo phương pháp Liu et al (2007) chứng minh việc sử dụng poly ethylene glycol (PEG) - fullerene liên hợp chứa ion Gd 3+ cho liệu pháp quang động kết hợp với chụp cộng hưởng từ (MRI) Các nhà nghiên cứu chứng minh thông qua liệu thực nghiệm có hiệu đáng kể với khối u PDT khả photosensitizer hoạt động MRI C60-PEG-Gd tiêm vào chuột mang khối u Các hoạt động MRI đưa vào C60-PEG PDT photosensitizer Sự kết hợp ion chelate Gd3+ chuyển đổi C60-PEG tạo photosensitizer với chức chẩn đoán điều trị (Liu et al 2007) Gần đây, Mroz et al (2007) điều tra hoạt động quang động dẫn xuất fullerene với nhóm ưa nước cation chống lại nhiều tế bào ung thư chuột Họ phát rằng, mono fullerene cation photosensitizer có hiệu cao để giết chết tế bào ung thư cảm ứng điện nhanh chóng tự hủy sau chiếu sáng Hoạt động chống oxi hóa Kết công bố vào năm 1999 fullerenes có tiềm chất chống oxy hóa sinh học Các chất chống oxy hóa dựa vào fullerenes có số lượng lớn liên kết đôi liên hợp vùng trống thấp quỹ đạo phân tử (LUMO) mà dễ dàng electron Báo cáo co thấy có đến 34 gốc methyl thêm vào phân tử C60 đơn Quá trình xuất để chất xúc tác Nói cách khác fullerene phản ứng với nhiều superoxides mà không bị Do tính fullerene coi gốc hiệu giới Ưu điểm việc sử dụng chất chống oxy hóa fullerenes y tế khả hạn chế mitochondria bên tế bào ngăn sang tế bào khác,tại quốc gia nhiễm bệnh, việc sản xuất gốc tự diễn Fullerene sử dụng cho hoạt động chống lại tia UVA cytoprotective chiếu xạ (Xiao et al 2006) Bức xạ cực tím A (320-400 nm) tạo loại phản ứng oxy, có tác dụng sinh học tế bào da người, dẫn đến tổn thương tế bào tế bào chết Một lần chất làm triệt để hòa tan nước fullerene phát sinh cụ thể Radical Sponge® (C60 với polyvinylpyrrolidone)) sử dụng để bảo vệ tế bào động vật có vú người chống lại stress oxy hóa, thông qua xúc tác không tạo đột biến superoxide Khả Radical Sponge® thâm nhập vào sâu lớp biểu bì da người làm cho 13 đáng tin cậy so với Vitamin C cho phép phòng hai tia cực tím da tổn thương lão hóa da, không gây độc tế bào Fullerenes tan nước fullerenes dẫn xuất axit malonic C60 thu hút ý lớn lĩnh vực khoa học thần kinh Não chứa số axit béo không bão hòa khác nhau, làm tảng cho trao đổi chất hiếu khí, khả tái tạo mô bị hư hỏng, làm cho quan nhạy cảm việc oxy hóa gốc tự Những loại ôxy phản ứng O2 •- (superoxide), • OH (hydroxyl) phân tử gốc tự H2O2 (Halliwell 1992) Các dẫn xuất fullerene có khả ức chế phản ứng dây chuyền lipid peroxide gốc tự peroxyl trung gian, ngăn không cho chúng công chuỗi axit béo liền kề protein màng tế bào, mà dẫn đến excitotoxicity glutamate thụ qua trung gian chết tế bào tự hủy Trong thí nghiệm nuôi cấy tế bào, C60 tris (malonic) axit cứu tế bào thần kinh vỏ não cho thấy việc bảo vệ thần kinh mạnh mẽ số mô hình nuôi cấy tế bào khác bệnh thần kinh bệnh Parkinson (Dugan et al 1997) Ứng dụng chẩn đoán Một số nghiên cứu lồng fullerene tương đối không độc hại khả chống trao đổi chất thể (Moussa et al 1997; Chen et al 1998) Nghiên cứu phân bố sinh học với dẫn xuất tan nước C60 cho thấy hợp chất chủ yếu gan việc thải chúng chậm (Moussa et al 1997 Endo fullerene có tiềm ứng dụng chẩn đoán thể áp dụng tác nhân cộng hưởng từ MRI, X-ray radiopharmaceuticals Ứng dụng làm pin mặt trời hữu polymer – fullerene Cơ chế biến đổi lượng mặt trời thành dòng điện pin nói chung xảy sau:(1) điện tử bị quang tử kích thích nhảy lên trạng thái kích thích để lại lỗ trống (+) (2) điện tử có điện tích âm (-) lỗ trống mang điện dương (+) tạo nên cặp âm dương (-)(+), lỗ trống – điện tử (exciton) , chúng liên kết với lực hút tĩnh điện 14 Hình 4: Quang tử ánh sáng mặt trời “đánh bật” nâng điện tử lên dải dẫn điện để lại lỗ trống (+) dải hóa trị Cặp (+)(-) (lỗ trống – điện tử) gọi exciton (3) cặp (+)(-) phải tách rời để điện tử hoàn toàn tự lại tạo dòng điện Những quang tử đánh bật điện tử khỏi mạng vật liệu p tạo cặp âm dương (-) (+) (cặp điện tử – lỗ trống) Chỉ cặp gần vùng chuyển tiếp p-n (p-n junction) bị phân tách Sau phân tách, điện tử di động vật liệu n tiến đến cực dương lỗ trống (+) di động vật liệu p tiến đến cực âm Dòng điện xuất Thiếu ba trình này, dòng điện không xảy Hình : (a) Sự phân ly cặp lỗ trống – điện tử (h+ e-) mặt chuyển tiếp vật liệu p n (b) Điện tử (e-) theo đường vân vật liệu n tiến đến cực dương, lỗ trống (h+) theo đường vân vật liệu p tiến đến cực âm Dòng điện xuất Trong pin mặt trời dùng vật liệu hữu cơ, nguyên tắc di chuyển điện tử từ polymer/phân tử cho điện tử (electron donor (D) – bán dẫn loại p) đến polymer/phân tử nhận điện tử (electron acceptor (A) – bán dẫn loại n) Sự di chuyển điện tử tạo thành dòng điện 15 Hình : Sơ đồ dịch chuyển điện tử polyme a Polyme hấp thụ ánh xạ mặt trời tạo cặp exiton khuyếch tán tới bề mặt chung donor – acceptor b Tại bề mặt tiếp xúc, điện tử chuyển tới acceptor, tạo cặp điện tử – lỗ trống c Sự phân tách cặp điện tử – lỗ trống tạo hạt mang điện tự do; d Các hạt mang điện tự dịch chuyển theo pha tới điện cực; e Sự tái hợp điện tử – lỗ trống donor; f Sự tái hợp điện tử – lỗ trống bề mặt chung donor – acceptor Tạo vật liệu siêu dẫn: 16 Chất bôi trơn Cacbon C60 dùng chất phụ gia cho dầu nhớt để làm giảm độ ma sát 17 [...]... photosensitizer có hiệu quả cao để giết chết tế bào ung thư bằng cảm ứng điện nhanh chóng của sự tự hủy sau khi chiếu sáng 3 Hoạt động chống oxi hóa Kết quả được công bố vào năm 1999 đã chỉ ra rằng fullerenes có tiềm năng như chất chống oxy hóa sinh học Các chất chống oxy hóa được dựa vào fullerenes có số lượng lớn các liên kết đôi liên hợp và vùng trống thấp nhất quỹ đạo phân tử (LUMO) mà có thể dễ dàng mất... điều kiện sinh học trong sự hiện diện của chất khử sinh học ví dụ như, guanosin Mặt khác, singlet oxygen và anion gốc superoxide cũng được biết đến loại phản ứng đối với DNA (Da Ros et al 2001) Thuộc tính của fullerene này lại làm cho photosensitizers có tiềm năng sử dụng trong liệu pháp quang động (PDT) Nhiều hợp chất fullerene với các nhóm chức năng khác nhau sở hữu mối quan hệ sinh học với các acid... oxy hóa, thông qua xúc tác không tạo sự đột biến của superoxide Khả năng của Radical Sponge® thâm nhập vào sâu lớp biểu bì da người làm cho 13 nó đáng tin cậy hơn so với Vitamin C và cho phép các phòng cả hai tia cực tím da tổn thương và lão hóa da, không gây độc tế bào Fullerenes tan trong nước là fullerenes và các dẫn xuất của axit malonic của C60 đã thu hút được sự chú ý lớn trong lĩnh vực khoa học. .. qua các hệ thống treo 11 Hình 3: Động học của các hoạt tính quang của SFV bởi C60 SFV được chiếu sáng bằng ánh sáng nhìn thấy được trong sự hiện diện của C60 được khuấy liên tục và bọt O2 Cation, anion và acid amin loại dẫn xuất fullerene ức chế phiên mã và viêm gan C virut sao chép HIV-reverse (Mashino et al 2005) Các dẫn xuất fullerene anion hiện tính chống oxy hóa trong khi các dẫn xuất cation có... dụng chất chống oxy hóa như fullerenes trong y tế là khả năng hạn chế mitochondria bên trong tế bào và ngăn sang các tế bào khác,tại quốc gia nhiễm bệnh, việc sản xuất các gốc tự do diễn ra Fullerene cũng được sử dụng cho các hoạt động chống lại tia UVA cytoprotective chiếu xạ (Xiao et al 2006) Bức xạ cực tím A (320-400 nm) tạo ra loại phản ứng oxy, trong đó có một tác dụng sinh học trên tế bào da người,... Yamakoshi giới thiệu một cao tan trong nước C60-N vinylpyrolidon copolymer là đại diện cho liệu pháp quang động (Iwamoto và Yamakoshi 2006) C60 được kết hợp đồng hóa trị vào chuỗi poly (vinylpyrolidon) thông qua phản ứng trùng hợp Hạt 12 nano này là fullerene tan phần lớn trong nước và dung dịch có nồng độ cao hơn so với báo cáo cho C60 bão hòa trong toluene có thể được tạo ra bằng phương pháp này... xuất cation có hoạt động kháng khuẩn và kháng proteaza Dẫn suất của fullerene với chuỗi alkyl dài có ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt tính kháng virus của họ 2 Fullerenes như chất gây cảm quang Một ứng dụng y học tiềm năng của C60 liên quan đến photoexcitation fullerene Trong thực tế, fullerene có thể được kích thích từ trạng thái cơ bản để 1C60 bởi photoirradiation Loại không bền này được dễ dàng chuyển đổi... đổi chức năng của các màng liên kết enzyme Các quan sát rằng fullerene C60 và các dẫn xuất không miễn dịch tiếp tục hỗ trợ tiềm năng cho các hợp chất dược phẩm Mặt khác, fullerene không tan trong nước (C60) dẫn xuất có hoạt tính kháng virus chống lại bao phủ virus Sau khi nhận thấy cho ánh sáng chiếu sáng 5h vào virus semliki (SFV, Togaviridae) hoặc virus viêm miệng mụn nước (VSV, Rhabdovirus) (Kaesermann... thần kinh Não chứa một số axit béo không bão hòa khác nhau, và làm nền tảng cho sự trao đổi chất hiếu khí, và đã khả năng tái tạo các mô bị hư hỏng, làm cho nó một cơ quan rất nhạy cảm đối với việc oxy hóa do các gốc tự do Những loại ôxy phản ứng là O2 •- (superoxide), • OH (hydroxyl) và các phân tử gốc tự H2O2 (Halliwell 1992) Các dẫn xuất fullerene có khả năng ức chế các phản ứng dây chuyền của lipid... Ứng dụng chẩn đoán Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng lồng fullerene là tương đối không độc hại và khả năng chống sự trao đổi chất của cơ thể (Moussa et al 1997; Chen et al 1998) Nghiên cứu phân bố sinh học với các dẫn xuất tan trong nước của C60 cho thấy rằng các hợp chất này chủ yếu ở trong gan và việc thải chúng rất chậm (Moussa et al 1997 Endo fullerene có tiềm năng ứng dụng trong chẩn đoán thể được