الفوليرين C70​

_{الفوليرين C70} هو جزيء فوليرين يتكون من 70 ذرة كربون . وهو ذو بنية حلقية ملتحمة تشبه القفص ، وتتكون من 25 سداسيًا و12 خماسيًا ، مع وجود ذرة كربون عند رؤوس كل مضلع ورابطة على طول كل ضلع. أما جزيء الفوليرين ذو الصلة، المسمى باكمنستر فوليرين (أو فوليرين C60 ₎ ، فيتكون من 60 ذرة كربون.

تم تحضيره لأول مرة عمدًا عام 1985 على يد هارولد كروتو ، وجيمس آر. هيث ، وشون أوبراين، وروبرت كيرل ، وريتشارد سمولي في جامعة رايس . وقد مُنح كروتو وكيرل وسمولي جائزة نوبل في الكيمياء عام 1996 لدورهم في اكتشاف الفوليرين الشبيه بالقفص. ويُعدّ الاسم تكريمًا لباكمينستر فولر ، الذي تُشبه هذه الجزيئات قبابه الجيوديسية . ^{[ 4 ]}

ظهرت التنبؤات النظرية لجزيئات بوكي بول في أواخر الستينيات وأوائل السبعينيات من القرن العشرين، ^{[ 5 ]} لكنها لم تحظَ باهتمام يُذكر. في أوائل السبعينيات، درس فريقٌ في جامعة ساسكس ، بقيادة هاري كروتو وديفيد والتون، كيمياء تكوينات الكربون غير المشبعة. وفي الثمانينيات، طوّر ريتشارد سمولي وبوب كيرل في جامعة رايس بولاية تكساس تقنيةً لعزل هذه المواد. استخدموا التبخير الليزري لهدفٍ مناسب لإنتاج تجمعاتٍ من الذرات. وقد أدرك كروتو ذلك باستخدام هدفٍ من الجرافيت . ^{[ 6 ]}

_{اكتُشف جزيء} C70 عام 1985 على يد روبرت كيرل وهارولد كروتو وريتشارد سمولي. باستخدام التبخير الليزري للجرافيت ، وجدوا تجمعات Cn ₍ حيث n عدد زوجي، و n > 20)، وكان أكثرها شيوعًا C60 _و C70 _. مُنحوا جائزة نوبل في الكيمياء عام 1996 لاكتشافهم هذا . كان اكتشاف كرات بوكي بمثابة صدفة، إذ كان العلماء يهدفون إلى إنتاج بلازما الكربون لمحاكاة وتوصيف المادة بين النجوم غير المعروفة . أشار تحليل مطياف الكتلة للمنتج إلى تكوّن جزيئات كربون كروية الشكل. ^{[ 5 ]}  

في عام ١٩٩٠، طوّر كلٌّ من ك.  فوستيروبولوس، و.  كراتشمر، ود.  ر.  هوفمان طريقةً بسيطةً وفعّالةً لإنتاج الفوليرين بكمياتٍ تصل إلى الغرامات وحتى الكيلوغرامات، مما ساهم في تعزيز أبحاث الفوليرين. في هذه التقنية، يُنتَج سخام الكربون من قطبين كهربائيين من الجرافيت عالي النقاوة عن طريق إشعال تفريغ قوس كهربائي بينهما في جوٍّ خامل (غاز الهيليوم). وبدلاً من ذلك، يُنتَج السخام عن طريق الاستئصال بالليزر للجرافيت أو التحلل الحراري للهيدروكربونات العطرية . يُستخلص الفوليرين من السخام باستخدام إجراءٍ متعدد الخطوات. أولاً، يُذاب السخام في مذيبات عضوية مناسبة. تُنتج هذه الخطوة محلولاً يحتوي على ما يصل إلى ٧٠٪ من C60 _و ١٥٪ من C70 _، بالإضافة إلى أنواع أخرى من الفوليرين. تُفصل هذه الأجزاء باستخدام تقنية الاستشراب . ^{[ ٧ ]}

_{تخضع ذرات الكربون C70} لستة اختزالات عكسية أحادية الإلكترون، تنتهي بتكوين C6-70 ، بينما الأكسدة غير عكسية. يتطلب الاختزال الأول حوالي 1.0  فولت ( Fc / Fc ^{+) .})، مما يشير إلى أن C ₇₀ هو مستقبل ضعيف للإلكترونات. ^{[ 8 ]}

تذوب الفوليرينات بشكل طفيف في العديد من المذيبات العطرية مثل التولوين وثاني كبريتيد الكربون، ولكنها لا تذوب في الماء. وتكون محاليل C70 _ذات لون بني محمر. ويمكن تنمية بلورات C70 بحجم المليمتر من _{المحلول} . ^{[ 10 ]}

تتمتع جزيئة C70 بتناظر D5h _{، وتحتوي على 37 وجهًا (25 سداسيًا و12 خماسيًا) ،} حيث توجد ذرة كربون عند رؤوس كل مضلع، ورابطة على طول كل ضلع. يشبه تركيبها تركيب جزيئة C60 ₍ 20 سداسيًا و12 خماسيًا)، ولكنها تحتوي على حزام من 5 سداسيات مُدرجة عند خط الاستواء. تحتوي الجزيئة على ثمانية أطوال روابط تتراوح بين 0.137 و0.146 نانومتر. ترتبط كل ذرة كربون في التركيب بروابط تساهمية مع 3 ذرات أخرى. ^{[ 11 ]} 

_{يتبلور المركب C70} الصلب في أشكال متعددة أحادية الميل ، وسداسية، ومعينية ، ومكعبة مركزية الوجوه (fcc) عند درجة حرارة الغرفة. وتكون المرحلة المكعبة مركزية الوجوه أكثر استقرارًا عند درجات حرارة أعلى من 70  درجة مئوية. ويُعزى وجود هذه المراحل إلى ما يلي: في الحالة الصلبة، تُشكّل جزيئات _C70 ترتيبًا مكعبًا مركزيًا الوجوه، حيث يعتمد التناظر الكلي على اتجاهاتها النسبية. ويُلاحظ الشكل أحادي الميل ذو التناظر المنخفض عندما تُقيّد درجة الحرارة أو الإجهاد دوران الجزيئات. ويؤدي الدوران الجزئي على طول أحد محاور تناظر الجزيء إلى ظهور تناظرات سداسية أو معينية أعلى، والتي تتحول إلى بنية مكعبة عندما تبدأ الجزيئات بالدوران بحرية. ^{[ 3 ] [ 12 ]}

تُشكّل جميع أطوار C70 _بلورات بنية اللون ذات فجوة طاقة تبلغ 1.77  إلكترون فولت؛ ^{[ 3 ]} وهي أشباه موصلات من النوع السالب ، حيث تُعزى الموصلية إلى انتشار الأكسجين داخل المادة الصلبة من الغلاف الجوي. ^{[ 13 ]} تحتوي الخلية الأولية لمادة C70 الصلبة ذات التركيب البلوري المكعب المتمركز على الوجوه (fcc ₎ على فراغات في 4 مواقع ثمانية السطوح و12 موقعًا رباعي السطوح. ^{[ 14 ]} وهي كبيرة بما يكفي لاستيعاب ذرات الشوائب. عند تطعيم هذه الفراغات بعناصر مانحة للإلكترونات، مثل الفلزات القلوية، يتحول C70 _إلى موصل ذي موصلية تصل إلى حوالي 2 سيمنز /سم. ^{[ 15 ]} 

• كاتز، إي. أ. (2006). "أغشية الفوليرين الرقيقة كمواد كهروضوئية" . في: سوغا، تيتسو (محرر). مواد نانوية التركيب لتحويل الطاقة الشمسية . إلسيفير. ص 361-443 . ISBN  978-0-444-52844-5.