Polyfullerene
पॉलीफुलेरीन सी60 मोनोमर समूह का एक मूल बहुलक है, जिसमें फुलरीन खंड सहसंयोजक बंधनों के माध्यम से बिना साइड या ब्रिजिंग समूहों के पॉलीमेरिक श्रृंखला में जुड़े होते हैं। इन्हें आंतरिक पॉलीमेरिक फुलरीन या अक्सर सभी सी60 पॉलिमर कहा जाता है। फुलेरीन कई अलग-अलग तरीकों से एक बहुलक श्रृंखला का हिस्सा हो सकता है। फुलरीन युक्त पॉलिमर को निम्नलिखित संरचनात्मक श्रेणियों में विभाजित किया गया हैः इंट्रिनसिक पॉलीमेरिक फुलरीन (होमोपॉलिमर), मेन-चेन पॉलिमर, साइड-चेन पॉलिमर, स्टार पॉलिमर, क्रॉस-लिंक्ड पॉलिमर, एंड-कैप्ड पॉलिमर। फुलेरीन रसायन विज्ञान में एक अपेक्षाकृत नया पदार्थ है। बकमिन्स्टरफुलरीन की खोज 1985 में की गई थी और कम से कम 6 साल बाद पहले फुलरीन युक्त पॉलिमर की सूचना मिली थी। पॉलिमर रसायन विज्ञान में फुलरीन के उपयोग में मुख्य मील के पत्थर नीचे सूचीबद्ध हैंः 1992-ऑर्गेनोमेटेलिक सी60 पॉलिमर (सी60पीडी3) का संश्लेषण और 1995-पॉलीयुरेथेन और सी60-स्टाइरीन कॉपोलिमर युक्त सी60 का संश्लेषण 1996-फुलरीन साइड-चेन पॉलिमर का संश्लेषण 1997-डायल्स-एल्डर प्रतिक्रिया 2001 द्वारा रीढ़ की हड्डी में सी60 के साथ फुलरीन पॉलिमर का संश्लेषण-स्टार के आकार के सी60 (सह) पॉलिमर फुलरीन पॉलिमर का संश्लेषण फुलरीन अणु में दोहरे बंधन की उच्च सामग्री (बकमिन्स्टर फुलरीन में 30 दोहरे बंधन) से क्रॉस-लिंकिंग और रेजियोआइसोमर्स का निर्माण होता है। संरचना बनाने के किसी भी परिष्कृत नियंत्रण के बिना पॉलिमराइजेशन पॉलिमर ग्रिड के बहुत उच्च यादृच्छिककरण की ओर ले जाता है। इस प्रकार, रैखिक सह-पॉलिमर तैयार करने के लिए दूसरे मोनोमर की जोड़ने वाली इकाइयों की आवश्यकता होती है (मुख्य-श्रृंखला पॉलिमर देखें)। इस समूह में विषमपरमाण्विक सी60 पॉलिमर शामिल हैं जिनमें पॉलीफुलेरीन श्रृंखलाओं में गैर-कार्बन परमाणु होते हैं। तैयारी यह खंड फुलरीन युक्त पॉलिमर के अधिकांश मुख्य संरचनात्मक प्रकारों का वर्णन करता है। होमोपॉलिमर पॉलीफुलेरीन को कई पोलीमराइजेशन तंत्रों के माध्यम से तैयार किया जा सकता है। अनुसंधान मुख्य रूप से फोटोपॉलिमराइजेशन, उच्च दबाव के तहत पॉलिमराइजेशन और चार्ज-ट्रांसफर पॉलिमराइजेशन पर केंद्रित है। फुलरीन इकाइयों का सबसे संभावित संबंध फुलरीन अणुओं के बेंजीन भागों के दो दोहरे बंधनों का [2 + 2] साइक्लोऑडिशन है। साइक्लोऑडिशन दो फुलरीन अणुओं को जोड़ने वाला एक साइक्लोब्यूटेन वलय प्रदान करता है। मुख्य-श्रृंखला पॉलिमर मुख्य-श्रृंखला पॉलिमर पॉलिमर रीढ़ में फुलरीन इकाइयों की उपस्थिति की विशेषता है। वे हेटेरोएटोमिक फुलरीन होमोपॉलिमर नहीं हैं बल्कि रैखिक फुलरीन कॉपोलिमर हैं। संरचना को हार-प्रकार के रूप में वर्णित किया जा सकता है। फुलरीन मेन-चेन पॉलिमर प्राप्त करने का एक तरीका है एक भिन्न मोनोमर के साथ फुलरीन को कोपोलिमराइज़ करना। दूसरा विकल्प मोनोमर असर संगत कार्यात्मक समूहों के साथ द्वि-कार्यात्मक फुलरीन का बहु-संघनन है। फुलरीन कॉपोलिमर को औद्योगिक रूप से मानक पॉलिमर के लिए उपयोग की जाने वाली मानक पॉलिमराइजेशन तकनीकों के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है। पहले दृष्टिकोण के उदाहरण हैं डायल्स-एल्डर एडिशन और फ्री रेडिकल्स कोपोलिमराइजेशन। फुलेरीन को एज़ोबिसिसोब्युट्रोनाइट्राइल (ए. आई. बी. एन.) के साथ दीक्षा द्वारा मिथाइलमेथाक्रिलेट के साथ सह-पॉलीमराइज़ किया जा सकता है। डायल्स-एल्डर कॉपोलिमराइजेशन में फुलरीन एक साइक्लोहेक्सिन रिंग बनाने के लिए डायने के साथ एक डायनोफाइल के रूप में कार्य करता है। नीचे दिया गया चित्र सबसे सरल डाइन-ब्यूटा-1,3-डाइन के साथ डायल्स-एल्डर प्रतिक्रिया को दर्शाता है। रैखिक पॉलीमेरिक श्रृंखला अणुओं को प्राप्त करने वाले दो फुलरीन अणुओं के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए कोमोनोमर में संयुग्मित दोहरे बंधनों के दो जोड़े होने चाहिए। प्रयुक्त मोनोमर्स आमतौर पर पारंपरिक मोनोमर्स की तुलना में बड़े होते हैं ताकि फुलरीन गोलों की स्थान आवश्यकताओं की भरपाई की जा सके। साइड-चेन पॉलिमर अधिकांश फुलरीन पॉलिमर इस श्रेणी में आते हैं। इसी तरह पिछले बहुलक प्रकार के लिए, दो सिंथेटिक दृष्टिकोण उपलब्ध हैं। पहला, एक पोलीमराइज्ड श्रृंखला पर फुलरीन क्षेत्रों का बंधन या दूसरा, पहले से ही fullerene.An वाली पोलीमराइज्ड मोनोमर इकाई, दूसरे दृष्टिकोण का उदाहरण है रिंग-ओपनिंग मेटाथेसिस पोलीमराइजेशन (ROMP) जो नॉरबोर्निन का C60 या शुद्ध नॉरबोर्निन और C60 कार्यात्मक नॉरबोर्निन का सह-पोलीमराइजेशन है। क्रॉस-लिंक्ड पॉलिमर जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, बकमिन्स्टरफुलरीन कई परिवर्धनों में सक्षम है और बुनियादी पॉलिमराइजेशन की स्थिति एक पॉलिमर ग्रिड की ओर ले जाती है। फुलेरीन कोपोलिमराइजेशन में उसी तरह से व्यवहार करता है। स्टाइरीन और सी60 फुलरीन के मुक्त मूलक सह-पॉलिमराइजेशन में, परिणामी सह-पॉलिमर क्रॉस-लिंक्ड और विषम होता है। क्रॉस-लिंक्ड फुलरीन पॉलिमर की आसान तैयारी पॉलीयुरेथेन के साथ कोपोलिमराइजेशन है। इस तकनीक में, 44 हाइड्रॉक्सिल समूह सी60 (ओएच) 4-44 और डी-या ट्राइ-आइसोसाइनेट प्रीपोलिमर तक वाले फुलेरेनॉल का उपयोग प्रारंभिक पदार्थों के रूप में किया जाता है। 60 डिग्री सेल्सियस पर डाइमिथाइलफॉर्मामाइड (डीएमएफ) और टेट्राहाइड्रोफुरन (टीएचएफ) (1:3) के मिश्रण में सफल संश्लेषण किए गए। फुलेरीन एंड-कैप्ड पॉलिमर को भी गलत तरीके से "टेलीचेलिक" पॉलिमर नाम दिया गया है, लेकिन टेलीचेलिक पॉलिमर में प्रतिक्रियाशील कार्यात्मक एंड-ग्रुप होते हैं। उन्हें बहुलक श्रृंखलाओं के सिरों पर फुलरीन को शामिल करके या एक कार्यात्मक फुलरीन व्युत्पन्न से एक पॉलीमेरिक श्रृंखला के विकास और अतिरिक्त रूप से बंद करके संश्लेषित किया जा सकता है। मैक्रोमोलेक्यूल के अंत में फुलरीन गोले पेश करने से मूल बहुलक की हाइड्रोफोबिसिटी में काफी वृद्धि होती है। स्टार-आकार के पॉलिमर स्टार फुलरीन पॉलिमर को दो प्रमुख तरीकों से तैयार किया जा सकता है। रिपोर्ट किए गए स्टार फुलरीन पॉलिमर को सी60 (सीएच2सीएच (सी6एच5)) एक्स) एन बनाने के लिए पॉलीस्टीरिन के साथ आयनिक कोपोलिमराइजेशन द्वारा तैयार किया गया था, जहां एन 2 से 6 तक पॉलीस्टीरिन स्टार "भुजाओं" की संख्या को दर्शाता है। दूसरा दृष्टिकोण परमाणु हस्तांतरण रेडिकल पोलीमराइजेशन द्वारा सीधे फुलरीन व्युत्पन्न C60Cln (n = 16-20) से बहुलक श्रृंखलाओं को बढ़ाना है। क्लोरीन फुलरीन व्युत्पन्न वस्तुतः एक ए. टी. आर. पी. आरंभकर्ता के रूप में काम करता है। तारों की भुजाओं के लिए अनगिनत पॉलिमर का उपयोग किया जा सकता है। पॉलीफिनाइलाकाइन पॉलिमर का उपयोग एक उदाहरण के रूप में किया जा सकता है क्योंकि वे फुलरीन पर ग्राफ्ट किए जाने पर फोटोमिटिंग मैक्रोमोलेक्यूल्स देते हैं। सी60-पॉली (1-फेनिल-1-प्रोपाइन) को वोल्फ्राम-उत्प्रेरित मेटाथेसिस प्रतिक्रिया के माध्यम से तैयार किया जा सकता है जो तैयार पॉली (1-फेनिल-1-प्रोपाइन) को कार्बाइन जोड़कर फुलरीन पर जोड़ता है जिसके परिणामस्वरूप साइक्लोप्रोपेन कनेक्टिंग रिंग होता है। फुलेरीन एक कोकैटलिस्ट के रूप में कार्य करता है क्योंकि टंगस्टन उत्प्रेरक (डब्ल्यू. सी. एल. 6-पी. एच. 4. एस. एन.) स्वयं 1-फिनाइल-1-प्रोपाइन को पोलीमराइज़ करने में सक्षम नहीं है। अनुप्रयोग पॉलीफुलेरीन वर्तमान में एक प्रारंभिक शोध चरण में हैं और वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोग या यहां तक कि औद्योगिक उत्पादन समाधान भी अभी तक नहीं मिले हैं। इसके मुख्य कारण बहुलक रसायन विज्ञान के साथ फुलरीन रसायन विज्ञान के संयोजन की नवीनता और यह तथ्य है कि फुलरीन को वर्तमान में कुछ ग्राम के पैमाने पर संश्लेषित किया जा सकता है। सभी-सी60 पॉलिमर व्यावहारिक रूप से कोई घुलनशीलता प्रदर्शित नहीं करते हैं, इस प्रकार प्रक्रिया और रासायनिक गुणों के उचित परीक्षण को रोकते हैं। आगामी पाठ केवल विशेष मैक्रोमोलेक्यूल्स के स्थापित गुणों के अनुसार फुलरीन पॉलिमर के संभावित अनुप्रयोगों को संदर्भित करता है। इलेक्ट्रॉनिक फुलरीन अपने इलेक्ट्रॉनिक गुणों के कारण कार्बनिक यौगिकों के वर्ग में अलग है। वर्तमान शोध अध्ययन एक इष्टतम पॉलीमेरिक सब्सट्रेट पर बंधन करके फुलरीन के उपयोग का अध्ययन करता है। व्यावहारिक कारण पॉलिमर की आसान प्रक्रिया और शुद्ध सी60 फुलरीन की तुलना में कम कीमत है। फुलरीन गोले वाली पॉलिमर रीढ़ की हड्डियाँ अच्छी या महान फोटोकंडक्टिविटी प्रदर्शित करती हैं और यहाँ तक कि सफेद प्रकाश के संपर्क में आने पर फोटोक्रेंट भी उत्पन्न करती हैं। सी60-पॉलीविनाइलकार्बाज़ोल (सी60-पी. वी. के.) बहुलक के भीतर फोटोइंड्यूस्ड इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण प्रदर्शित करता है, जिसका उपयोग डिजिटल पुनर्लेखन योग्य स्मृति इलेक्ट्रॉनिक भागों के लिए किया जा सकता है। इंडियम टिन ऑक्साइड, फुलरीन पॉलिमर और एल्यूमीनियम (आई. टी. ओ./सी. 60-पी. वी. के./ए. एल.) के ऐसे हिस्से का प्रोटोटाइप लगभग 10 करोड़ बार जानकारी को पढ़ने, लिखने और मिटाने में सक्षम था। फुलरीन पॉलीक्लोराइड (सी60सीएलएन) से उगाए गए पॉलीविनाइलकाबैज़ोल बहुलक को एक इलेक्ट्रोल्यूमिनेसेंट उपकरण के विकिरणित प्रकाश की तीव्रता को बढ़ाने के लिए देखा गया था। तीन भुजाओं वाला यह तारा बहुलक एक उपकरण के अर्धचालक भागों के लिए एक छेद-परिवहन परत के रूप में कार्य कर रहा है। दूसरी ओर, छेद-ट्रैपिंग सामग्री इलेक्ट्रोल्यूमिनेसेंस को उसी तरह प्रभावित करती है। डबल-केबल पॉलिमर ओ. एल. ई. डी. डिस्प्ले के लिए कार्यात्मक परतों के लिए भी उम्मीदवार हैं। 1 डब्ल्यूटी जोड़ें। बुनियादी ओ. एल. ई. डी. सामग्री में% ने डायोड के प्रकाश में वृद्धि की। बहुत आशाजनक छेद-ट्रैपिंग सामग्री शाखाओं में विभिन्न इलेक्ट्रॉन-स्वीकार करने वाले समूहों के साथ संयोजन में फुलरीन के साथ पॉलीएसीटिलीन बैकबोन पॉलिमर हैं। स्टार कोपोलिमर (पीएस) xC60 (पीएमएमए) y (पॉलीस्टीरिन और पॉलीमिथाइलमेथाक्रिलेट अलग-अलग तारा "भुजा" होने के कारण) एक सक्रिय इलेक्ट्रोल्यूमिनेसेंस परत के रूप में कार्य करता है। इसने अर्धचालक इलेक्ट्रोल्यूमिनेसेंस उपकरण के उत्सर्जन में 20 गुना तक सुधार किया। सी60-पॉली (1-फिनाइल-1-प्रोपाइन) के प्रकाश उत्सर्जन को प्रदर्शित करने की भी सूचना है। फुलेरीन भाग ने शुद्ध पॉली (फिनाइल प्रोपाइन) की तुलना में नीली रोशनी के उत्सर्जन में दो गुना वृद्धि की। इस तरह के बहुलक की स्थिरता और प्रक्रियाशीलता बहुत अच्छी है। नई पीढ़ी के फोटोवोल्टिक पैनलों की सक्रिय परतों के लिए जैविक सौर कोशिकाओं में सौर पैनलों फुलरीन पॉलिमर का व्यापक रूप से अध्ययन किया जाता है। आर. ओ. एम. पी. पोलीमराइजेशन द्वारा तैयार किए गए सी60-पॉलीस्टीरिन और सी60-पॉलीइथिलीनग्लाइकोल्स या सी60 कोपोलिमर के होमोपॉलिमर इसके उदाहरण हैं। आने वाले सूर्य विकिरण को बिजली में बदलने की वर्तमान दक्षता लगभग 3 प्रतिशत है। आंतरिक गुणों वाले एक अन्य बहुलक प्रकार "डबल-केबल" पॉलिमर हैं। वे ब्रश जैसी संरचनाएँ हैं जिनमें π-इलेक्ट्रॉन संयुग्मित रीढ़ (पी-प्रकार का भाग) होता है जिसमें इलेक्ट्रॉन स्वीकार करने वाली शाखाएँ (एन-प्रकार का भाग) होती हैं। ऑप्टिकल सीमित करने वाले गुण विशेष फुलरीन (सह) पॉलिमर एक ऑप्टिकल सीमित करने वाले गुण प्रदर्शित करते हैं, जिसका अर्थ है कि वे उनके माध्यम से गुजरने वाले तीव्र प्रकाश प्रवाह को अवरुद्ध करते हैं। कम तीव्रता वाला प्रकाश प्रवाह प्रभावित नहीं होता है। यह प्रकाशिकी में प्रकाश नियंत्रण भागों के लिए और संवेदक या नेत्र सुरक्षा के रूप में उपयोगी है। सतह गतिविधि वर्तमान में, पैलेडियम के साथ फुलरीन कोपोलिमराइज्ड कुछ व्यावहारिक पहलुओं को दर्शाता है, विशेष रूप से इसकी सतह पर पैलेडियम की सामग्री के कारण (C60Pd3) n, एल्कीन के हाइड्रोजनीकरण के लिए उत्प्रेरक प्रभाव प्रदर्शित करता है और नई उत्प्रेरक प्रणालियों और उत्पादों के विकास का कारण बन सकता है। (सी60पीडी) एन पॉलिमर गैसों को अवशोषित कर सकते हैं, जिससे वे वाष्पशील और विषाक्त प्रजातियों के लिए अधिशोषक के रूप में उपयोगी हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, टोल्यूनि के प्रति एक बड़ा लगाव साबित हुआ। रीढ़ की हड्डी में पैलेडियम परमाणु आंशिक रूप से सकारात्मक होते हैं और इस प्रकार टोल्यूनि के सुगंधित कोर के π-इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करते हैं। पॉली (2,6-डाइमिथाइल-1,4-फेनिलीन ऑक्साइड) (पी. पी. ओ.) पर साइड समूहों के रूप में फुलरीन की सही मात्रा का प्रयोग करने से शुद्ध पी. पी. ओ. की तुलना में गैस पृथक्करण झिल्ली की पारगम्यता में 80 प्रतिशत की वृद्धि होती है। भारी फुलरीन संभवतः पी. पी. ओ. की मुक्त मात्रा को बढ़ाता है। असाधारण यांत्रिक गुण पॉलीयुरेथेन संश्लेषण से उत्पन्न होने वाली सामग्री बेहतर तापीय यांत्रिक स्थिरता प्रदर्शित करती है। फुलरीन युक्त पॉलीयुरेथेन भी मजबूत ऑप्टिकल प्रतिक्रिया प्रदर्शित करते हैं और संभावित रूप से ऑप्टिकल सिग्नल प्रोसेसिंग के लिए लागू होते हैं। फुलरीन युक्त रैखिक बहुलक श्रृंखलाएँ क्रॉस-लिंकिंग से गुजरती हैं। परिणामी सामग्री फुलरीन के बिना एक ही सामग्री की तुलना में 10 गुना अधिक तन्यता शक्ति और ब्रेक पर 17 गुना अधिक विस्तार के साथ इलास्टोमेरिक व्यवहार प्रदर्शित करती है। एच-दान करने वाले पॉलिमर (पॉलीविनाइलक्लोराइड, पॉली (पी-विनाइल फिनोल), पॉलीमिथाइलमेथाक्रिलेट, आदि) के साथ फुलरीन एंड-कैप्ड पॉलिमर (उदाहरण के लिए पॉलीइथिलीन ग्लाइकोल्स) का मिश्रण। एच-दान करने वाले पॉलिमर के यांत्रिक गुणों में वृद्धि होती है। फ्री रेडिकल्स के सफाईकर्मी फुलरीन एंड-कैप्ड पॉली (एन-आइसोप्रोपाइलैक्रिलामाइड) एक पानी में घुलनशील बहुलक है जिसमें समूह बनाने की प्रवृत्ति होती है। यह मुक्त कणों का एक बहुत अच्छा सफाई करने वाला है, और इसका उपयोग कट्टरपंथी पोलीमराइजेशन को नियंत्रित करने के लिए किया जा सकता है। बहुलक वृत्तीय अर्थव्यवस्था स्थापित करने के लिए अपघटनीय पॉलिमर फुलरीन पॉलिमर संभावित उम्मीदवार हैं। डिपोलिमराइज़ेबल पॉलिमर पॉलिमर रीसाइक्लिंग की उम्मीद हैं। [4,4′-बिथियाजोल]-2,2′-बिस (डायजोनियम) क्लोराइड के साथ सी60 फुलरीन कोपोलिमराइज्ड (चुंबकीय व्यवहार देखें) को 60-75 डिग्री सेल्सियस की तापमान सीमा में डिपोलिमराइज करने के लिए देखा गया था। प्रारंभिक घटकों के क्षरण से पहले पॉलिमराइजेशन और डिपॉलिमराइजेशन कई बार किया जा सकता है। डिपॉलिमराइजेशन तापमान और पॉलिमराइजेशन और डिपॉलिमराइजेशन तापमान के बीच के अंतर को बढ़ाया जाना चाहिए। कैंसर उपचार ध्रुवीय कार्यात्मक समूहों के बिना बुनियादी फुलरीन पॉलिमर दृढ़ता से हाइड्रोफोबिक हैं, इस प्रकार मानव शरीर में औषधीय उपयोग के लिए असंगत हैं। जल-घुलनशील व्युत्पन्नों का एक उदाहरण पॉलीफुलेरोसाइक्लोडेक्सट्रिन है। वे फुलरीन के साथ β-साइक्लोडेक्सट्रिन परिसरों की प्रतिक्रिया से तैयार होते हैं। वे उत्कृष्ट डी. एन. ए.-क्लीविंग गतिविधि प्रदर्शित करते हैं (दृश्य प्रकाश की उपस्थिति में, वे डी. एन. ए. को मात्रात्मक रूप से विभाजित करते हैं)। इस घटना का उपयोग कैंसर कोशिकाओं को खत्म करने के लिए किया जा सकता है। मैक्रोमोलेक्यूल में हाइड्रोफिलिक समूहों की शुरूआत पानी में घुलनशील पॉलिमर तैयार करने का सिद्धांत है। जल-घुलनशील फुलरीन साइड-चेन पॉलिमर के लिए रीढ़ की हड्डी के उदाहरण उदाहरण के लिए पॉली (मैलिक एनहाइड्राइड-को-विनाइल एसीटेट) (52) या पुलुलन हैं। लौह चुम्बकीय गुणों के साथ सी60-रीढ़ के साथ चुंबकीय व्यवहार पॉलिमर साहित्य में रिपोर्ट किए गए थे, हालांकि फुलरीन स्वयं एंटीफेरोमैग्नेटिक है। फेरोमैग्नेटिक सी60-पॉलिमर के सफल संश्लेषण का एक उदाहरण [4,4′-बिथियाजोल]-2,2′-बिस (डायजोनियम) डाइक्लोराइड, सी60 और फीएसओ4 का उपयोग करता है। संदर्भ फुलरीन्स पॉलिमर