Чудеса техники

Фуллерены

Самое твердое вещество в природе - алмаз Это углеродное соединение имеет

Кристаллическую решетку в форме тетраэдра - пирамиды с четырьмя равновеликими

Треугольными гранями Его вершины образованы

Четырьмя атомами углерода. Треугольник - очень жесткая фигура его можно сломать,

Но деформировать или смять нельзя. Именно поэтому прочность алмаза столь высока.

В природе известны кристаллы с решеткой, состоящей не из атомов, а из молекул.

Если молекулы достаточно велики и связи между ними сильны, то кристаллическая

Решетка оказывается чрезвычайно прочной. Этим условиям

В полной мере отвечают фуллерены: имея диаметр больше 0,5 нм, они соединяются в

Кристалл с ячейками размером менее 1,5 нм.

Как это часто бывает, открытие фуллеренов не стало результатом целенаправленного

Поиска. Основное направление работ в лаборатории Е. Смолли в Университете Раиса

Техаса, где в 1980-е годы было сделано от-1 крытие, связанное с исследованиями

Структуры металлических кластеров. Методика подобных исследований основана на

Измерении масс-спектров частиц, которые образуются в результате интенсивного

Воздействия лазерного излучения на поверхность исследуемого материала.

"В августе 1985 года в лабораторию Смолли приехал известный астрофизик Г. Крото,

- пишет Александр Валентинович Елецкий в "Соросовс-ком образовательном журнале",

- который работал над проблемой отождествления спектров инфракрасного излучения,

Испускаемого некоторыми межзвездными скоплениями. Одно из возможных решений этой

Проблемы, достаточно давно стоявшей в астрофизике, могло быть связано с

Кластера-1 ми углерода, который, как известно, составляет основу межзвездных

Скоплений. Целью визита Крото в Техас была попытка, воспользовавшись аппаратурой

Лаборатории Смолли, по масс-спектру кластеров углерода получить заключение об их

Возможной структуре. Результаты экспериментов привели в шоковое состояние его

Участников. В то время как для большинства исследованных ранее кластеров

Типичные значения магических чисел составляют в зависимости от взаимного

Расположения атомов значения 13, 19, 55 и т. п., в масс-спектре кластеров

Углерода наблюдались явно выраженные пики с числом атомов 60 и 70. Единственным

Непротиворечивым объяснением такой особенности кластеров углерода явилась

Гипотеза, согласно которой атомы углерода образуют стабильные замкнутые

Сферические и сфероидальные структуры, впоследствии названные фуллеренами".

Эта гипотеза, подтвержденная в дальнейшем более детальными исследованиями, по

Существу и легла в основу открытия фуллеренов Публикация о первых наблюдениях

Фуллеренов была направлена в журнал "Nature" уже через 20 дней после приезда

Крото в Техас. В этой статье помимо предположения о сфероидальной форме

Фуллеренов содержались идеи о возможности существования эндоэдральных молекул

Фуллеренов, то есть молекул, внутри которых заключены один или несколько атомов

Другого элемента. Дальнейшие исследования подтвердили и это предположение.

Расстояние между молекулами в таких кристаллах меньше, чем расстояние между

Атомами в решетке алмаза. Кроме того, в ячейках обоих видов есть "особый"

Фуллерен, взаимодействующий с остальными через 12- 16 очень коротких и сильных

Межмолекулярных связей. Все это и определяет необычайную твердость

Кристаллического фуллерита: она в два-три раза выше твердости алмаза.

За открытие фуллеренов Е. Крото, Е. Смолли и Е. Керл были удостоены Нобелевской

Премии по химии.

Подлинный бум в исследованиях фуллеренов начался в 1990 году. Это произошло

После того, как немецкий астрофизик В. Кретчмер и американский исследователь Д.

Хафман разработали технологию получения фуллеренов в достаточных количествах.

Технология основана на термическом распылении электрической дуги с графитовыми

Электродами и последующей экстракции фуллеренов из продуктов распыления с

Помощью органических растворителей, например, бензола, толуола. Новая технология

Позволила многочисленным научным лабораториям исследовать фуллерены не только в

Молекулярной форме, но также и в кристаллическом состоянии. В результате были

Сделаны новые открытия. Так, в 1991 году американские ученые обнаружили

Сверхпроводимость фуллереновых кристаллов, легированных атомами щелочных

Металлов, с критической температурой от 18 до 40 градусов Кельвина в зависимости

От сорта щелочного металла. И по сегодняшний день исследования и разработки в

Области фуллеренов являются одним из приоритетных направлений мировой науки и

Технологии. Подобная популярность связана с удивительными физико-химическими

Свойствами фуллеренов, открывающими возможность их прикладного использования.

Молекулы фуллеренов обладают высокой электроотрицательностью. Они способны

Присоединять к себе до шести свободных электронов. Это делает фуллерены сильными

Окислителями. Они способны образовывать множество новых химических соединений с

Новыми интересными свойствами. В состав химических соединений фуллеренов, входят

Шестичленные кольца углерода с одинарными и двойными связями. Поэтому можно

Рассматривать их как трехмерный аналог ароматических соединений. Кристаллы

Фуллеренов представляют собой полупроводники с шириной запрещенной зоны 1-2 эВ.

Они обладают фотопроводимостью при облучении видимым светом.

"Широк круг возможных технологических применений фуллеренов, - пишет Езерский. -

Так, использование фуллеренов в качестве присадки к смазочному маслу существенно

(до 10 раз) снижает коэффициент трения металлических поверхностей и

Соответственно повышает износостойкость деталей и агрегатов. Активно

Разрабатываются также другие возможности массовых применений фуллеренов,

Связанные, в частности, с созданием нового типа аккумуляторных батарей, не

Подверженных в отличие от традиционно используемых батарей на основе лития

Разрушению электродов. Особого внимания заслуживает проблема использования

Фуллеренов в медицине и фармакологии. Одна из основных трудностей, стоящих на пути успешного

Решения этой задачи, связана с созданием водорастворимых нетоксичных соединений

Фуллеренов, которые могли бы вводиться в организм человека и доставляться с

Кровью в орган, подлежащий терапевтическому воздействию. Широко обсуждается в

Литературе идея создания противораковых медицинских препаратов на основе

Водорастворимых эндоэдральных соединений фуллеренов (молекулы фуллеренов, внутри

Которых помещен один или несколько атомов какого-либо элемента) с внедренными

Внутрь структуры фуллеренов радиоактивными изотопами. Введение такого лекарства

В ткань позволит избирательно воздействовать на пораженные опухолью клетки,

Препятствуя их дальнейшему размножению".

Чудеса техники

Наука и промышленность

Конвертеры; Дуговые электроплавильные печи; Прокатные станы; Солнечные Электростанции; Ветроэлектростанции; Ядерные реакторы на быстрых нейтронах; Термоядерная установка; Первая океанская электростанция; Печатные машины; Зерноуборочные комбайны; Микромеханика; Фуллерены; Сканирующий зондовый Микроскоп; Микроскопы на …

MP3-плейер

MP3 далеко не единственный аудиоформат, используемый в Web. Однако MP3 стал Стандартом де-факто благодаря тому, что легко доступен и не имеет встроенных Механизмов защиты. Купив компакт-диск, не надо получать разрешение …

Мобильный интернет

С момента зарождения глобальной компьютерной сети Интернет прошло более сорока Лет. Идея возникла в конце 1950-х годов, когда в США была поставлена задача Создать сеть телекоммуникации. И в 1968 году …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua