Chemické pokusy s nanomateriály/Ukázka struktury a využití fullerenů

Ukázka struktury a využití fullerenů
Pomůcky	špejle, lepidlo, Polystyrenová koule, fluorescenční barva, Tavná pistole, tempera a štětec
Typ pokusu	základní škola a žákovský domácí pokus
Časová náročnost	30 min
Bezpečnost
Některá data mohou pocházet z datové položky.

Popis pokusu

Stavba modelu nejmenšího stabilního fullerenu C₆₀. model může být následně využit k vysvětlení potenciálních aplikací fullerenů jako luminiscenčních značek v biomedicíně.

Princip

Fullereny jsou jednou z alotropických modifikací uhlíku. Jedná se o duté uzavřené struktury, které mají tvar sférických kopulí poskládaných z pěti- a šestiúhelníků tvořených uhlíkovými atomy. Nejmenším stabilním fulerenem je fulleren C₆₀ nazývaný také Buckminsterfulleren (Buckyball). Své pojmenování dostala sloučenina společně s celou skupinou po Buckminsteru Fullerovi (americký architekt), který se proslavil stavbou geodetických kopulí, jejichž tvar je velmi podobný struktuře fulerenů. Kromě tvaru jsou fulereny zkoumány hlavně pro své vlastnosti. Jelikož se jedná o čistě uhlíkovou strukturu, jsou fulereny biokompatibilní a přináší potenciál využití v biomedicíně a jiných biotechnologických aplikacích. Fulereny je možné i substituovat a funkcionalizovat, což přináší široké spektrum možných aplikací od supravodičů po nosiče jiných molekul, kde fulereny slouží jako ochranné kontejnery pro přenášený objekt. Princip využití fullerenů, jako fluorescenčních značek spočívá ve vložení molekuly fluorescenčního barviva do středu fullerenu a následném vpravení do organismu. Fulleren putuje skrze organismus. Pomocí vhodného záření můžeme aktivovat luminiscenci fluorescenční molekuly, a tak sledovat pohyb fullerenu organismem.

Postup

Ilustrace: Nákres k vytvoření modelu struktury fullerenu.

1. Dřevěné špejle nastříháme na špalíčky o délce 2 cm. Kousků špejlí budeme potřebovat dohromady 90.
2. Z pěti polystyrenových koulí o průměru 4 cm sestavíme planární pětiúhelník. Pětiúhelníků je třeba seskládat dohromady 12.
3. Následně budeme pětiúhelníky spojovat dohromady, podle nákresu v ilustraci.
4. Větší polystyrenovou kouli (průměr 8 cm) natřeme fluorescenční barvou a vložíme do středu geodetické kopule tvořící fulleren.
5. Na hotovém modelu je možné vysvětlit strukturu fullerenu, možné aplikace pro přenášení látek v organismech, nebo jako fluorescenční značku.

Poznámky

• Experiment je možné využít jako celou aktivitu - žáci si model skládají sami, nebo je možné využít hotový model, pouze pro demonstraci využití a struktury fullerenů.