2 - Synthetische Kohlenstoffallotrope: Ästhetische Strukturen mit spannenden Anwendungsmöglichkeiten. [ID:787]
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Ich bedanke mich herzlich für die sehr freundliche Einführung und ich freue mich, dass ich Ihnen etwas über unser Forschungsgebiet,

auf dem Gebiet der synthetischen Kohlenstoff-Aloetrope heute erzählen darf.

Ich werde es versuchen, ein bisschen in einen allgemeineren, verständlicheren Zusammenhang zu stellen,

weil ich vielleicht davon ausgehe, dass nicht alle von Ihnen Chemiker sind,

die das sofort vielleicht mitnehmen könnten.

Ja, es geht heute um Kohlenstoff-Aloetrope, synthetische Kohlenstoff-Aloetrope.

Bevor ich damit beginne, möchte ich vielleicht nochmal betonen, was eigentlich Kohlenstoff ist.

Während Sie wissen, Kohlenstoff ist ein chemisches Element, sicherlich das wichtigste Element der belebten Natur.

Sie wissen, die belebte Materie, Tiere, Pflanzen, Menschen sind letztendlich auf Kohlenstoffverbindungen aufgebaut.

Das können Sie daran sehen, wenn Sie eine Grillwurst sozusagen zu lang braten, dann verkolt die im Laufe der Zeit,

dann würde es sozusagen in eine Art grafiteinliches Material zurückgeführt, da ist also Kohlenstoff drin.

Und obwohl der Kohlenstoff eigentlich nur das zwölftäufigste Element auf der Erdoberfläche ist,

ist es sicherlich für uns das wichtigste Element.

Also ein Element der belebten Materie, der organischen Chemie, der Kunststoffe, der Medikamente,

zum Beispiel auch künstlicher Systeme, die auf Kohlenstoffverbindungen aufgebaut sind.

Kohlenstoffalotrope sind jetzt Verbindungen, die nur aus dem Element Kohlenstoff bestehen

und keine weiteren Elemente enthalten, also nur aus Kohlenstoffatomen aufgebaut sind.

Und in der Vergangenheit, bis vor etwa 25 Jahren, da kannte man nur zwei Formen von elementaren Kohlenstoff,

also von Kohlenstoffalotropen, den natürlichen Kohlenstoffalotropen.

Das ist zum einen der Diamant, den Sie alle kennen, besteht nur aus reinem Kohlenstoff,

und zum anderen Graffit, auch Graffit kennen Sie alle, Graffit haben Sie zum Beispiel in den Bleistiftminen drin.

Es ist ein weiches Material.

Und Sie sehen auch schon, ich werde die Eigenschaften noch ein bisschen besprechen,

es sind sehr unterschiedliche Materialien, obwohl sie nur aus den gleichen Atomen aufgebaut sind.

Ein einmal sehr hartes, durchsichtiges Material, auf der anderen Seite ein sehr weiches Material.

Und das waren die Formen, die man bis vor 25 Jahren kannte.

Vor genau 25 Jahren hat man dann neue synthetische Formen von Kohlenstoff entdeckt,

teilweise waren es Zufallsentdeckungen, und das erste synthetische Kohlenstoffalotrop, das man entdeckt hat,

das war das Fulleren, C60, ein Molekül, das ist jetzt eine Verbindung,

die aus einer begrenzten Zahl von definiert 60 Kohlenstoffatomen besteht.

Und das Schöne an diesem Molekül ist, es hat eine sehr hohe Symmetrie, das ist eine sphärische Struktur,

sieht genau aus wie ein Spielfußball.

Wir haben jetzt die Fußballweltmeisterschaft, ein Fußball hat exakt die Form von einem C60-Molekül,

wo Sie sich daran erinnern, wir haben diese schwarzen Fünfecke drin und diese weißen Sechsecke,

die drumherum gruppiert sind, immer an den Ecken befindet sich sozusagen dann ein Kohlenstoffatom.

Kurz darauf hat man eine weitere Form von Kohlenstoff entdeckt, die sogenannten Carben-Nano-Tubes,

die Kohlenstoff-Nano-Röhren, die sind vom Aufbau eigentlich mit den Fulleren verwandt,

das sind jetzt sehr ausgedehnte, lange, röhrenartige Strukturen,

bestehen aus einem Gitter von sechs glitrigen Ringen, bestehend aus Kohlenstoffatomen.

Und jetzt vor fünf Jahren hat man eine weitere Variante entdeckt,

sozusagen hier dieses Graphen und das Graphen, das ist nichts anderes als eine Schicht des Graffits.

Graffit hat eine solche Schichtstruktur und nur eine einzelne Schicht davon repräsentiert das neue Allotrop Graphen,

das über ganz herausragende Eigenschaften verfügt, die ich Ihnen nachher auch noch zeigen möchte.

Das sind also die neuen synthetischen Formen.

Das sind aber nur drei, sagen wir mal, Vertreter von Möglichkeiten, die man sich vorstellen kann.

Kohlenstoff hat die Fähigkeit, eine ungeheuer große Vielzahl von Bindungen und Verbindungen,

Verknüpfungen mit sich selbst und auch anderen Elementen, aber eben auch mit sich selbst einzugehen.

Und man kann sich vorstellen, im Prinzip künstlich noch sehr, sehr viele, eigentlich unerschöpflich viele,

weitere Formen zu finden und damit auch ganz neue Eigenschaftsprofile herzustellen.

Sie müssen sich vorstellen, und darauf werde ich zu sprechen kommen, diese neuen synthetischen Kohlenstoffallotrope

Teil einer Videoserie :

Presenters

Prof. Dr. Andreas Hirsch Prof. Dr. Andreas Hirsch

Zugänglich über

Offener Zugang

Dauer

00:46:19 Min

Aufnahmedatum

2010-05-20

Hochgeladen am

2011-04-11 13:53:28

Sprache

de-DE

Neben den klassischen Modifikationen von Kohlenstoff als Diamant und Graphit hat man in den letzten Jahren eine Reihe von künstlichen Formen gefunden. Dabei handelt es sich um die sphärischen Fullerene, die die Form eines Fußballs haben, um die Kohlenstoffnanoröhren sowie um Graphen. All diese Nanoformen des Kohlenstoffs weisen präzendenzlose physikalische Eigenschaften auf. Sie werden als höchst aussichtsreiche Materialen für eine Reihe von interessanten Anwendungen zum Beispiel in der molekularen Elektronik betrachtet. Einen Schlüsselschritt, um solche Ziele zu erreichen, stellt die chemische Funktionalisierung dieser Kohlenstoffallotrope dar. Im Vortrag werden sowohl deren Eigenschaften als auch Konzepte für deren Funktionalisierung vorgestellt.
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