Σημείο τήξης φουλερενίου. Fullerene - τι είναι; Ιδιότητες και εφαρμογές φουλερενίων

Ανακάλυψη φουλερενίων - νέα μορφήη ύπαρξη ενός από τα πιο κοινά στοιχεία στη Γη - του άνθρακα, αναγνωρίζεται ως ένα από τα καταπληκτικά και σημαντικές ανακαλύψειςστην επιστήμη του 20ου αιώνα. Παρά τη γνωστή από καιρό μοναδική ικανότητα των ατόμων άνθρακα να συνδέονται σε πολύπλοκες, συχνά διακλαδισμένες και ογκώδεις μοριακές δομές, οι οποίες αποτελούν τη βάση όλων των οργανική χημεία, η πραγματική πιθανότητα σχηματισμού σταθερών μορίων πλαισίου από μόνο έναν άνθρακα αποδείχθηκε ακόμα απροσδόκητη. Η πειραματική επιβεβαίωση ότι μόρια αυτού του τύπου, που αποτελούνται από 60 ή περισσότερα άτομα, μπορούν να προκύψουν κατά τη διάρκεια φυσικών διεργασιών στη φύση έλαβε χώρα το 1985. Και πολύ πριν από αυτό, ορισμένοι συγγραφείς υπέθεσαν τη σταθερότητα μορίων με κλειστή σφαίρα άνθρακα. Ωστόσο, αυτές οι υποθέσεις ήταν καθαρά εικασιακές, καθαρά θεωρητικές. Ήταν μάλλον δύσκολο να φανταστεί κανείς ότι τέτοιες ενώσεις θα μπορούσαν να ληφθούν με χημική σύνθεση. Επομένως, αυτά τα έργα έμειναν απαρατήρητα και δόθηκε προσοχή σε αυτά μόνο εκ των υστέρων, μετά την πειραματική ανακάλυψη των φουλερενίων. Νέο στάδιοεμφανίστηκε το 1990, όταν βρέθηκε μια μέθοδος για τη λήψη νέων ενώσεων σε ποσότητες γραμμαρίων, και μια μέθοδος για την απομόνωση φουλλερενίων σε καθαρή μορφή περιγράφηκε. Πολύ σύντομα μετά από αυτό, το πιο σημαντικό δομικό και φυσικά και χημικά χαρακτηριστικάφουλερένιο C 60 - η πιο εύκολα σχηματιζόμενη ένωση μεταξύ των γνωστών φουλερενίων. Για την ανακάλυψή τους - την ανακάλυψη συστάδων άνθρακα με σύνθεση C 60 και C 70 - οι R. Kerl, R. Smalley και G. Kroto το 1996 τιμήθηκαν με το Νόμπελ Χημείας. Πρότειναν επίσης τη δομή του φουλερενίου C 60, γνωστή σε όλους τους ποδοσφαιρόφιλους.

Όπως γνωρίζετε, το κέλυφος μιας μπάλας ποδοσφαίρου αποτελείται από 12 πεντάγωνα και 20 εξάγωνα. Θεωρητικά, είναι δυνατές 12.500 ρυθμίσεις διπλών και απλών ομολόγων. Το πιο σταθερό ισομερές (που φαίνεται στο σχήμα) έχει μια κολοβωμένη εικοσαεδρική δομή που δεν έχει διπλούς δεσμούς στα πεντάγωνα. Αυτό το ισομερές του C 60 ονομάστηκε "Buckminsterfullerene" προς τιμή του διάσημου αρχιτέκτονα με το όνομα R. Buckminster Fuller, ο οποίος δημιούργησε δομές, το θολωτό πλαίσιο των οποίων είναι κατασκευασμένο από πεντάγωνα και εξάγωνα. Σύντομα προτάθηκε μια κατασκευή για το C 70, που έμοιαζε με μπάλα ράγκμπι (με επίμηκες σχήμα).

Στο πλαίσιο άνθρακα, τα άτομα C χαρακτηρίζονται από υβριδισμό sp 2, με κάθε άτομο άνθρακα συνδεδεμένο με τρία γειτονικά άτομα. Το σθένος 4 πραγματοποιείται μέσω δεσμών p μεταξύ κάθε ατόμου άνθρακα και ενός από τους γείτονές του. Φυσικά, θεωρείται ότι οι δεσμοί p μπορούν να αποτοπιστούν, όπως στις αρωματικές ενώσεις. Τέτοιες δομές μπορούν να κατασκευαστούν για n≥20 για οποιαδήποτε ζυγή συστάδα. Πρέπει να περιέχουν 12 πεντάγωνα και (n-20)/2 εξάγωνα. Το χαμηλότερο από τα θεωρητικά πιθανά φουλλερένια C 20 δεν είναι τίποτα άλλο από ένα δωδεκάεδρο - ένα από τα πέντε κανονικά πολύεδρα, που έχει 12 πενταγωνικές όψεις και καθόλου εξάγωνες όψεις. Ένα μόριο τέτοιου σχήματος θα είχε μια εξαιρετικά τεταμένη δομή, και επομένως η ύπαρξή του είναι ενεργειακά δυσμενής.

Έτσι, όσον αφορά τη σταθερότητα, τα φουλερένια μπορούν να χωριστούν σε δύο τύπους. Το σύνορο μεταξύ τους σας επιτρέπει να σχεδιάσετε το λεγόμενο. ο κανόνας των απομονωμένων πενταγώνων (Isolated Pentagon Rule, IPR). Αυτός ο κανόνας δηλώνει ότι τα πιο σταθερά φουλερένια είναι εκείνα στα οποία κανένα ζεύγος πενταγώνων δεν έχει γειτονικά άκρα. Με άλλα λόγια, τα πεντάγωνα δεν ακουμπούν το ένα το άλλο, και κάθε πεντάγωνο περιβάλλεται από πέντε εξάγωνα. Εάν τα φουλλερένια είναι διατεταγμένα κατά σειρά αυξανόμενου αριθμού ατόμων άνθρακα n, τότε το Buckminsterfullerene - C 60 είναι ο πρώτος εκπρόσωπος που ικανοποιεί τον κανόνα των απομονωμένων πενταγώνων και το C 70 είναι ο δεύτερος. Μεταξύ των μορίων φουλλερενίου με n>70 υπάρχει πάντα ένα ισομερές που υπόκειται σε IPR και ο αριθμός τέτοιων ισομερών αυξάνεται γρήγορα με τον αριθμό των ατόμων. Βρέθηκαν 5 ισομερή για το C 78 , 24 - για το C 84 και 40 - για το C 90 . Τα ισομερή που έχουν γειτονικά πεντάγωνα στη δομή τους είναι σημαντικά λιγότερο σταθερά.

Χημεία φουλερενίων

Προς το παρόν, η πλειοψηφία επιστημονική έρευνασχετίζεται με τη χημεία των φουλερενίων. Περισσότερες από 3 χιλιάδες νέες ενώσεις έχουν ήδη συντεθεί με βάση τα φουλερένια. Μια τέτοια ταχεία ανάπτυξη της χημείας των φουλλερενίων συνδέεται με τα δομικά χαρακτηριστικά αυτού του μορίου και την παρουσία μεγάλου αριθμού διπλών συζευγμένων δεσμών σε μια κλειστή σφαίρα άνθρακα. Ο συνδυασμός φουλερενίου με εκπροσώπους πολλών γνωστών κατηγοριών ουσιών άνοιξε τη δυνατότητα στους συνθετικούς χημικούς να αποκτήσουν πολλά παράγωγα αυτής της ένωσης.

Σε αντίθεση με το βενζόλιο, όπου τα μήκη Δεσμοί C-Cείναι το ίδιο, δεσμοί πιο «διπλής» και πιο «ενιαίας» φύσης μπορούν να διακριθούν στα φουλλερένια και οι χημικοί συχνά θεωρούν τα φουλερένια ως συστήματα πολυενίου με έλλειψη ηλεκτρονίων και όχι ως αρωματικά μόρια. Αν στραφούμε στο C60, τότε περιέχει δύο τύπους δεσμών: βραχύτερους (1,39 Å) δεσμούς που εκτείνονται κατά μήκος των κοινών άκρων γειτονικών εξαγωνικών όψεων και μεγαλύτερους (1,45 Å) δεσμούς που βρίσκονται κατά μήκος των κοινών άκρων των πενταγωνικών και εξαγωνικών όψεων. Ταυτόχρονα, ούτε οι εξαμελείς ούτε, ακόμη περισσότερο, οι πενταμελείς δακτύλιοι παρουσιάζουν αρωματικές ιδιότητες με την έννοια που παρουσιάζονται από βενζόλιο ή άλλα επίπεδα συζευγμένα μόρια που υπακούουν στον κανόνα του Hückel. Επομένως, συνήθως οι βραχύτεροι δεσμοί στο C 60 θεωρούνται διπλοί, ενώ οι μακρύτεροι είναι απλοί. Ενας από βασικά χαρακτηριστικάΤα φουλερένια είναι ότι έχουν έναν ασυνήθιστα μεγάλο αριθμό ισοδύναμων κέντρων αντίδρασης, γεγονός που συχνά οδηγεί σε μια σύνθετη ισομερή σύνθεση των προϊόντων αντίδρασης με τη συμμετοχή τους. Ως αποτέλεσμα, οι περισσότερες χημικές αντιδράσεις με φουλερένια δεν είναι επιλεκτικές και η σύνθεση μεμονωμένων ενώσεων είναι πολύ δύσκολη.

Μεταξύ των αντιδράσεων για τη λήψη ανόργανων παραγώγων φουλερενίου, οι πιο σημαντικές είναι οι διαδικασίες αλογόνωσης και παραγωγής των απλούστερων παραγώγων αλογόνου, καθώς και οι αντιδράσεις υδρογόνωσης. Έτσι, αυτές οι αντιδράσεις ήταν από τις πρώτες που πραγματοποιήθηκαν με το φουλερένιο C 60 το 1991. Ας εξετάσουμε τους κύριους τύπους αντιδράσεων που οδηγούν στο σχηματισμό αυτών των ενώσεων.

Αμέσως μετά την ανακάλυψη των φουλερενίων, το ενδεχόμενο υδρογόνωσής τους με τον σχηματισμό «φουλλερανίων» προκάλεσε μεγάλο ενδιαφέρον. Αρχικά, φαινόταν δυνατό να προστεθούν εξήντα άτομα υδρογόνου στο φουλερένιο. Στη συνέχεια, φάνηκε σε θεωρητικές εργασίες ότι στο μόριο C 60 H 60, μερικά από τα άτομα υδρογόνου θα πρέπει να βρίσκονται μέσα στη σφαίρα του φουλλερενίου, καθώς οι εξαμελείς δακτύλιοι, όπως τα μόρια κυκλοεξανίου, θα πρέπει να λαμβάνουν τις διαμορφώσεις "καρέκλα" ή "λουτρό". . Επομένως, τα επί του παρόντος γνωστά μόρια πολυϋδροφουλλερενίου περιέχουν από 2 έως 36 άτομα υδρογόνου για το φουλερένιο C 60 και από 2 έως 8 για το φουλερένιο C 70.

Κατά τη διάρκεια της φθορίωσης των φουλερενίων, πλήρες σετενώσεις C 60 F n , όπου το n παίρνει ζυγές τιμές έως και 60. Τα παράγωγα φθορίου με n από 50 έως 60 ονομάζονται υπερφθορίδια και βρίσκονται μεταξύ των προϊόντων της μάζας φθορίωσης φασματικά σε εξαιρετικά χαμηλές συγκεντρώσεις. Υπάρχουν επίσης υπερφθορίδια, δηλαδή προϊόντα της σύνθεσης C 60 F n , n>60, όπου ο κλωβός άνθρακα φουλερενίου καταστρέφεται μερικώς. Υποτίθεται ότι αυτό λαμβάνει χώρα και στα υπερφθορίδια. Τα θέματα της σύνθεσης φθοριούχων φουλερενίων διαφόρων συνθέσεων είναι ένα ανεξάρτητο πιο ενδιαφέρον πρόβλημα, η μελέτη του οποίου μελετάται πιο ενεργά στο Σχολή ΧημείαςΚρατικό Πανεπιστήμιο της Μόσχας M.V. Λομονόσοφ.

Η ενεργή μελέτη των διαδικασιών χλωρίωσης των φουλλερενίων υπό διάφορες συνθήκες ξεκίνησε ήδη το 1991. Στις πρώτες εργασίες, οι συγγραφείς προσπάθησαν να λάβουν χλωρίδια C 60 με αντίδραση χλωρίου και φουλερενίου σε διάφορους διαλύτες. Μέχρι σήμερα, έχουν απομονωθεί και χαρακτηριστεί αρκετά μεμονωμένα χλωριούχα φουλλερένιο C 60 και C 70 που λαμβάνονται με χρήση διαφόρων παραγόντων χλωρίωσης.

Οι πρώτες προσπάθειες βρωμίωσης φουλλερενίου έγιναν ήδη το 1991. Το φουλερένιο C 60, τοποθετημένο σε καθαρό βρώμιο σε θερμοκρασία 20 και 50 o C, αύξησε τη μάζα κατά μια τιμή που αντιστοιχεί στην προσθήκη 2-4 ατόμων βρωμίου ανά μόριο φουλερενίου. Περαιτέρω μελέτες βρωμίωσης έδειξαν ότι η αλληλεπίδραση του C60 φουλλερενίου με το μοριακό βρώμιο για αρκετές ημέρες παράγει μια λαμπρό πορτοκαλί ουσία, η σύνθεση της οποίας, όπως προσδιορίστηκε με στοιχειακή ανάλυση, ήταν C60Br28. Στη συνέχεια, συντέθηκαν αρκετά βρωμοπαράγωγα φουλερενίων, τα οποία διαφέρουν σε ένα ευρύ φάσμα τιμών για τον αριθμό των ατόμων βρωμίου σε ένα μόριο. Πολλά από αυτά χαρακτηρίζονται από το σχηματισμό clathrates με τη συμπερίληψη μορίων ελεύθερου βρωμίου.

Το ενδιαφέρον για υπερφθοροαλκυλικά παράγωγα, ιδιαίτερα τριφθορομεθυλιωμένα παράγωγα φουλλερενίων, σχετίζεται κυρίως με την αναμενόμενη κινητική σταθερότητα αυτών των ενώσεων σε σύγκριση με παράγωγα αλογόνου φουλερενίων επιρρεπών σε πυρηνόφιλες αντιδράσεις υποκατάστασης SN2'. Επιπλέον, τα υπερφθοροαλκυλοφουλλερένια μπορεί να παρουσιάζουν ενδιαφέρον ως ενώσεις με υψηλή συγγένεια ηλεκτρονίων λόγω των ιδιοτήτων δέκτη υπερφθοροαλκυλομάδων που είναι ακόμη ισχυρότερες από εκείνες των ατόμων φθορίου. Μέχρι σήμερα, ο αριθμός των απομονωμένων και χαρακτηρισμένων μεμονωμένων ενώσεων της σύνθεσης C 60/70 (CF 3) n, n=2-20 υπερβαίνει τις 30 και βρίσκεται σε εξέλιξη εντατική εργασία για την τροποποίηση της σφαίρας του φουλερενίου από πολλές άλλες ομάδες που περιέχουν φθόριο - CF 2 , C 2 F 5 , C 3 F 7 .

Η δημιουργία βιολογικά ενεργών παραγώγων φουλερενίου, τα οποία θα μπορούσαν να βρουν εφαρμογή στη βιολογία και την ιατρική, σχετίζεται με την παροχή υδρόφιλων ιδιοτήτων στο μόριο του φουλερενίου. Μία από τις μεθόδους για τη σύνθεση υδρόφιλων παραγώγων φουλερενίου είναι η εισαγωγή υδροξυλομάδων και ο σχηματισμός φουλερενολών ή φουλερολών που περιέχουν έως και 26 ομάδες ΟΗ, και επίσης, πιθανώς, γέφυρες οξυγόνου παρόμοιες με αυτές που παρατηρούνται στην περίπτωση των οξειδίων. Τέτοιες ενώσεις είναι πολύ διαλυτές στο νερό και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σύνθεση νέων παραγώγων φουλερενίου.

Όσον αφορά τα οξείδια φουλλερενίου, οι ενώσεις C 60 O και C 70 O υπάρχουν πάντα στα αρχικά μείγματα φουλλερενίων στο εκχύλισμα σε μικρές ποσότητες. Πιθανώς, υπάρχει οξυγόνο στο θάλαμο κατά την εκκένωση του ηλεκτρικού τόξου και μερικά από τα φουλλερένια οξειδώνονται. Τα οξείδια φουλερενίου διαχωρίζονται καλά σε στήλες με διάφορα προσροφητικά, γεγονός που καθιστά δυνατό τον έλεγχο της καθαρότητας των δειγμάτων φουλερενίου και της απουσίας ή παρουσίας οξειδίων σε αυτά. Ωστόσο, η χαμηλή σταθερότητα των οξειδίων φουλλερενίου εμποδίζει τη συστηματική μελέτη τους.

Αυτό που μπορεί να σημειωθεί σχετικά με την οργανική χημεία των φουλλερενίων είναι ότι, όντας ένα πολυένιο με έλλειψη ηλεκτρονίων, το C 60 φουλερένιο παρουσιάζει μια τάση για ριζικές, πυρηνόφιλες και κυκλοπροσθήκη αντιδράσεις. Ιδιαίτερα ελπιδοφόρες όσον αφορά τη λειτουργικότητα της σφαίρας φουλλερενίου είναι διάφορες αντιδράσεις κυκλοπροσθήκης. Λόγω της ηλεκτρονικής του φύσης, το C 60 είναι σε θέση να συμμετέχει σε αντιδράσεις α-κυκλοπροσθήκης και οι πιο χαρακτηριστικές είναι οι περιπτώσεις όπου n = 1, 2, 3 και 4.

Το κύριο πρόβλημα που επιλύεται από συνθετικούς χημικούς που εργάζονται στον τομέα της σύνθεσης παραγώγων φουλλερενίου παραμένει η επιλεκτικότητα των αντιδράσεων που διεξάγονται μέχρι σήμερα. Τα χαρακτηριστικά της στερεοχημείας της προσθήκης στα φουλερένια συνίστανται σε έναν τεράστιο αριθμό θεωρητικά πιθανών ισομερών. Έτσι, για παράδειγμα, η ένωση C 60 X 2 έχει 23 από αυτά, το C 60 X 4 έχει ήδη 4368, μεταξύ αυτών 8 είναι προϊόντα προσθήκης σε δύο διπλούς δεσμούς. Τα 29 C 60 X 4 ισομερή, ωστόσο, δεν θα έχουν χημική σημασία, έχοντας μια τριπλή βασική κατάσταση που προκύπτει από την παρουσία ενός sp 2 υβριδοποιημένου ατόμου άνθρακα που περιβάλλεται από τρία sp 3 υβριδισμένα άτομα που σχηματίζουν δεσμούς C-X. Ο μέγιστος αριθμός των θεωρητικά δυνατών ισομερών χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η πολλαπλότητα της θεμελιώδους κατάστασης θα παρατηρηθεί στην περίπτωση του C 60 X 30 και θα είναι 985538239868524 (από αυτά τα 1294362 είναι προϊόντα πρόσθεσης σε 15 διπλούς δεσμούς), ενώ ο αριθμός των μη -μεμονωμένα ισομερή της ίδιας φύσης όπως στο παραπάνω παράδειγμα, δεν προσφέρεται για απλή λογιστική, αλλά από γενικές εκτιμήσεις θα πρέπει να αυξάνεται συνεχώς με την αύξηση του αριθμού των συνδεδεμένων ομάδων. Σε κάθε περίπτωση, ο αριθμός των θεωρητικά αποδεκτών ισομερών στις περισσότερες περιπτώσεις είναι τεράστιος, ενώ πηγαίνοντας σε λιγότερο συμμετρικά C 70 και υψηλότερα φουλλερένια, αυξάνεται επιπλέον κατά αρκετές φορές ή κατά τάξεις μεγέθους.

Στην πραγματικότητα, πολλά δεδομένα κβαντικών χημικών υπολογισμών δείχνουν ότι οι περισσότερες από τις αντιδράσεις αλογόνωσης και υδρογόνωσης των φουλερενίων προχωρούν με το σχηματισμό, αν όχι των πιο σταθερών ισομερών, τότε τουλάχιστον ελαφρώς διαφέρουν από αυτά σε ενέργεια. Οι μεγαλύτερες αποκλίσεις παρατηρούνται στην περίπτωση των υδριδίων κατώτερου φουλλερενίου, των οποίων η ισομερής σύνθεση, όπως φαίνεται παραπάνω, μπορεί ακόμη και ελαφρώς να εξαρτάται από την οδό σύνθεσης. Ωστόσο, η σταθερότητα των ισομερών που προκύπτουν εξακολουθεί να είναι εξαιρετικά κοντινή. Η μελέτη αυτών των προτύπων σχηματισμού παραγώγων φουλερενίου είναι ενδιαφέρουσα εργασία, η επίλυση των οποίων οδηγεί σε νέα επιτεύγματα στον τομέα της χημείας των φουλλερενίων και των παραγώγων τους.

Τα φουλερένια υπάρχουν παντού στη Φύση, και ειδικά όπου υπάρχει άνθρακας και υψηλές ενέργειες. Υπάρχουν κοντά σε αστέρια άνθρακα, στο διαστρικό διάστημα, σε μέρη όπου χτυπάει κεραυνός, κοντά σε κρατήρες ηφαιστείων και σχηματίζονται όταν καίγεται αέριο σε μια οικιακή σόμπα αερίου ή στη φλόγα ενός συνηθισμένου αναπτήρα.

Τα φουλερένια βρίσκονται επίσης σε σημεία συσσώρευσης αρχαίων πετρωμάτων άνθρακα. Μια ιδιαίτερη θέση ανήκει στα ορυκτά της Καρελίας - σουνγκίτης. Αυτά τα πετρώματα, που περιέχουν έως και 80% καθαρό άνθρακα, είναι περίπου 2 δισεκατομμυρίων ετών. Η φύση της προέλευσής τους δεν είναι ακόμη σαφής. Μία από τις υποθέσεις είναι η πτώση ενός μεγάλου μετεωρίτη άνθρακα.

Το Fullerenes in Shungites Stone είναι ένα θέμα που συζητείται ευρέως σε πολλούς έντυπες εκδόσειςκαι σε ιστοσελίδες. Υπάρχουν πολλές αντικρουόμενες απόψεις σχετικά με αυτό το θέμα, σε σχέση με τις οποίες τόσο οι αναγνώστες όσο και οι χρήστες προϊόντων shungite έχουν πολλές ερωτήσεις. Περιέχουν πράγματι οι σουνγκίτες τη μοριακή μορφή άνθρακα - φουλερένια; Περιέχουν φουλερένια τα φαρμακευτικά «Marcial waters»; Είναι δυνατόν να πίνετε νερό εμποτισμένο με σουνγκίτη και ποιο θα είναι το όφελος από αυτό; Με βάση την εμπειρία μας από την επιστημονική έρευνα για τις ιδιότητες των διάφορων σουνγκιτών, παρακάτω παρουσιάζουμε τη γνώμη μας για αυτές και μερικές άλλες συχνές ερωτήσεις.

Επί του παρόντος ευρεία χρήσηέλαβε προϊόντα που κατασκευάζονται με χρήση σουνγκίτη Καρελίας. Πρόκειται για διάφορα φίλτρα επεξεργασίας νερού, πυραμίδες, μενταγιόν, προϊόντα που προστατεύουν από την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, πάστες και απλά χαλίκι σουνγκίτη και πολλά άλλα είδη προϊόντων που προσφέρονται ως προληπτικά, θεραπευτικά και βελτιωτικά μέσα της υγείας. Παράλληλα, κατά κανόνα, τα τελευταία χρόνια, οι θεραπευτικές ιδιότητες των διαφόρων τύπων σουνγκίτη αποδίδονται στα φουλερένια που περιέχονται σε αυτούς.

Λίγο μετά την ανακάλυψη των φουλερενίων το 1985, το ενεργή αναζήτησητους στη φύση. Φουλερένια έχουν βρεθεί στον καρελικό σουνγκίτη, όπως αναφέρεται σε διάφορες επιστημονικές δημοσιεύσεις. Με τη σειρά μας, έχουμε αναπτύξει εναλλακτικές μεθοδολογικές προσεγγίσεις για την απομόνωση των φουλερενίων από τους σουνγκίτες και την απόδειξη της παρουσίας τους. Οι μελέτες ανέλυσαν δείγματα που ελήφθησαν σε διαφορετικές περιοχές του Zaonezhye, όπου εμφανίζονται πετρώματα σουνγκίτη. Πριν από την ανάλυση, τα δείγματα σουνγκίτη συνθλίβονται σε κατάσταση μικροδιασποράς.

Θυμηθείτε ότι οι shungites είναι ένα διάτρητο πυριτικό πλέγμα, τα κενά του οποίου γεμίζουν με άνθρακα shungite, ο οποίος στη δομή του είναι ένα ενδιάμεσο προϊόν μεταξύ άμορφου άνθρακα και γραφίτη. Επίσης στον άνθρακα σουνγκίτη υπάρχουν φυσικές οργανικές ενώσεις χαμηλού και υψηλού μοριακού βάρους (NONVS) άγνωστης χημικής σύστασης. Οι σουνγκίτες διαφέρουν ως προς τη σύνθεση της ορυκτής βάσης (αλουμινοπυριτικό, πυριτικό, ανθρακικό) και τη σύνθεση του άνθρακα σουνγκίτη. Οι σουνγκίτες υποδιαιρούνται σε χαμηλού άνθρακα (έως 5% C), μεσαίου άνθρακα (5-25% C) και υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα (25-80% C). Μετά την πλήρη καύση του σουνγκίτη στις στάχτες, εκτός από το πυρίτιο, βρίσκονται Fe, Ni, Ca, Mg, Zn, Cd, V, Mo, Cu, Ce, As, W και άλλα στοιχεία.

Το φουλερένιο σε άνθρακα σουνγκίτη έχει τη μορφή ειδικών, πολικών συμπλεγμάτων δότη-δέκτη με PONVS. Επομένως, η αποτελεσματική εξαγωγή φουλλερενίων από αυτό με οργανικούς διαλύτες, για παράδειγμα, τολουόλιο, στο οποίο τα φουλλερένια είναι εξαιρετικά διαλυτά, δεν συμβαίνει και η επιλογή μιας τέτοιας μεθόδου εκχύλισης συχνά οδηγεί σε αντικρουόμενα αποτελέσματα σχετικά με την πραγματική παρουσία φουλλερενίων στον σουνγκίτη .

Από αυτή την άποψη, έχουμε αναπτύξει μια μέθοδο για την εκχύλιση με υπερήχους μιας διασποράς σουνγκίτη με απορρυπαντικό νερού, ακολουθούμενη από τη μεταφορά φουλλερενίων από ένα πολικό μέσο σε μια φάση οργανικού διαλύτη. Μετά από πολλά στάδια εκχύλισης, συμπύκνωσης και καθαρισμού, είναι δυνατό να ληφθεί ένα διάλυμα σε εξάνιο, τα φάσματα UV και IR του οποίου είναι χαρακτηριστικά των φασμάτων του καθαρού C 60 φουλλερενίου. Επίσης, ένα σαφές σήμα στο φάσμα μάζας με m/z = 720 (Εικ. παρακάτω) είναι μια ξεκάθαρη επιβεβαίωση της παρουσίας μόνο φουλλερενίου С60 στους σουνγκίτες.

252 Cf-PD φάσμα μάζας εκχυλίσματος σουνγκίτη. Το σήμα στις 720 π.μ. είναι φουλλερένιο C60 και τα σήματα στα 696, 672 είναι χαρακτηριστικά ιόντα φουλερενίου κατακερματισμού C60 που σχηματίζονται υπό συνθήκες ιονισμού εκρόφησης πλάσματος.

Ωστόσο, διαπιστώσαμε ότι δεν περιέχει κάθε δείγμα σουνγκίτη φουλλερένια. Από όλα τα δείγματα σουνγκίτη που μας παρέχονται από το Ινστιτούτο Γεωλογίας του Καρελιανού Επιστημονικού Κέντρου της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών (Petrozavodsk, Ρωσία) και επιλέχθηκαν από διαφορετικές περιοχές εμφάνισης πετρωμάτων σουνγκίτη, το φουλερένιο C 60 βρέθηκε μόνο σε ένα δείγμα Σουνγκίτης υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα που περιέχει περισσότερο από 80% άνθρακα. Επιπλέον, περιείχε περίπου 0,04 wt. %. Από αυτό μπορούμε να συμπεράνουμε ότι δεν περιέχει κάθε δείγμα σουνγκίτη φουλλερένιο, τουλάχιστον στην ποσότητα που είναι διαθέσιμη για την ανίχνευσή του με σύγχρονες εξαιρετικά ευαίσθητες μεθόδους φυσικής και χημικής ανάλυσης.

Μαζί με αυτό, είναι ευρέως γνωστό ότι οι σουνγκίτες μπορούν να περιέχουν αρκετά ένας μεγάλος αριθμός απόακαθαρσίες, συμπεριλαμβανομένων ιόντων βαρέων πολυσθενών μετάλλων. Και επομένως, το νερό που έχει εγχυθεί με σουνγκίτη μπορεί να περιέχει ανεπιθύμητες, τοξικές ακαθαρσίες.

Αλλά γιατί τότε το νερό Marcial (Καρελιανό φυσικό νερόπερνώντας μέσα από πετρώματα που φέρουν σουνγκίτη) έχει τόσο μοναδικές βιολογικές ιδιότητες. Θυμηθείτε ότι ακόμη και την εποχή του Πέτρου Α, και με προσωπική του πρωτοβουλία, άνοιξε η θεραπευτική πηγή "Marcial Waters" στην Καρελία (για περισσότερες λεπτομέρειες, βλ.). Για πολύ καιρό, κανείς δεν μπορούσε να εξηγήσει τον λόγο για τις ιδιαίτερες θεραπευτικές ιδιότητες αυτής της πηγής. Θεωρήθηκε ότι η αυξημένη περιεκτικότητα σε σίδηρο σε αυτά τα νερά είναι η αιτία των θεραπευτικών αποτελεσμάτων. Ωστόσο, υπάρχουν πολλές πηγές σιδήρου στη Γη, αλλά, κατά κανόνα, τα θεραπευτικά αποτελέσματα από την πρόσληψή τους είναι αρκετά περιορισμένα. Μόνο μετά την ανακάλυψη του φουλερενίου σε πετρώματα σουνγκίτη, μέσω των οποίων ρέει η πηγή, προέκυψε η υπόθεση ότι το φουλερένιο είναι κύριος λόγος, εκδήλωση της θεραπευτικής δράσης των Πολεμικών υδάτων.

Πράγματι, το νερό που διέρχεται από τα στρώματα του "πλυμένου" βράχου σουνγκίτη για μεγάλο χρονικό διάστημα δεν περιέχει αξιόλογες ποσότητες επιβλαβών ακαθαρσιών. Το νερό είναι «κορεσμένο» με τη δομή που του δίνει ο βράχος. Το φουλερένιο που περιέχεται στον σουνγκίτη προάγει την παραγγελία υδάτινες κατασκευέςκαι ο σχηματισμός συστάδων ένυδρων που μοιάζουν με φουλλερένιο σε αυτό και η απόκτηση μοναδικών βιολογικών ιδιοτήτων των Πολεμικών υδάτων. Ο σουνγκίτης ντοπαρισμένος με φουλερένιο είναι ένα είδος φυσικού δομοποιητή του νερού που διέρχεται από αυτόν. Ταυτόχρονα, κανείς δεν μπόρεσε ακόμη να ανιχνεύσει φουλλερένια στα νερά Marcial ή στην έγχυση νερού του σουνγκίτη: είτε δεν ξεπλένονται από σουνγκίτη, είτε εάν ξεπλυθούν, τότε σε τόσο λίγες ποσότητες που δεν ανιχνεύονται με οποιαδήποτε από τις γνωστές μεθόδους. Επιπλέον, είναι γνωστό ότι τα φουλερένια δεν διαλύονται αυθόρμητα στο νερό. Και αν τα μόρια φουλερενίου περιέχονταν στο πολεμικό νερό, τότε οι χρήσιμες ιδιότητές του θα διατηρούνταν για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα. Ωστόσο, είναι ενεργό μόνο για μικρό χρονικό διάστημα. Εκτός από το "λιωμένο νερό", κορεσμένο με συμπλέγματα, δομές που μοιάζουν με πάγο, το νερό Marcial, που περιέχει ζωογόνους δομές που μοιάζουν με φουλερένιο, διατηρεί τις ιδιότητές του μόνο για λίγες ώρες. Κατά την αποθήκευση του πολεμικού νερού, καθώς και κατά την αποθήκευση του νερού, τα διατεταγμένα σμήνη νερού αυτοκαταστρέφονται και το νερό αποκτά δομικές ιδιότητεςσαν συνηθισμένο νερό. Επομένως, δεν έχει νόημα να ρίχνουμε τέτοιο νερό σε δοχεία και να το αποθηκεύουμε για μεγάλο χρονικό διάστημα. Δεν διαθέτει ένα στοιχείο σχηματισμού δομής και υποστήριξης δομής, το φουλλερένιο C60 σε ενυδατωμένη κατάσταση, το οποίο είναι ικανό να διατηρεί διατεταγμένες συστάδες νερού για αυθαίρετα μεγάλο χρονικό διάστημα. Με άλλα λόγια, για να διατηρήσει το νερό για μεγάλο χρονικό διάστημα τις φυσικές του δομές συστάδων, είναι απαραίτητη η συνεχής παρουσία ενός παράγοντα διαμόρφωσης δομής σε αυτό. Για αυτό, το μόριο φουλλερενίου είναι το βέλτιστο, όπως έχουμε δει εδώ και πολλά χρόνια, μελετώντας τις μοναδικές ιδιότητες του ενυδατωμένου φουλερενίου C 60.

Όλα ξεκίνησαν το 1995, όταν αναπτύξαμε μια μέθοδο για τη λήψη μοριακών-κολλοειδών διαλυμάτων ένυδρων φουλερενίων σε νερό. Ταυτόχρονα, γνωρίσαμε ένα βιβλίο που μιλά για τις ασυνήθιστες ιδιότητες των Πολεμικών Νερών. Προσπαθήσαμε να αναπαράγουμε τη φυσική ουσία των Πολεμικών υδάτων σε εργαστηριακές συνθήκες. Για αυτό χρησιμοποιήθηκε νερό υψηλού βαθμού καθαρισμού, στο οποίο, σύμφωνα με ειδική τεχνολογία, προστέθηκε ενυδατωμένο φουλερένιο C 60 σε πολύ μικρές δόσεις. Μετά από αυτό, άρχισαν να γίνονται διάφορες βιολογικές δοκιμές σε επίπεδο μεμονωμένων βιομορίων, ζωντανών κυττάρων και ολόκληρου του οργανισμού. Τα αποτελέσματα ήταν εκπληκτικά. Σχεδόν σε οποιαδήποτε παθολογία, βρήκαμε μόνο θετικές βιολογικές επιδράσεις της δράσης του νερού με ενυδατωμένο C 60 φουλλερένιο και τα αποτελέσματα της χρήσης του όχι μόνο συνέπεσαν εντελώς, αλλά υπερέβαιναν ακόμη και σε πολλές παραμέτρους, τα αποτελέσματα που περιγράφηκαν για τα πολεμικά ύδατα στο παρελθόν. Η εποχή του Πέτρου. Πολλές παθολογικές αλλαγές σε έναν ζωντανό οργανισμό υποχωρούν και επιστρέφει στην κανονική, υγιή του κατάσταση. Αλλά αυτό δεν είναι ένα στοχευμένο φάρμακο και όχι ένας εξωγήινος χημική ένωση, αλλά μόνο μια μπάλα άνθρακα διαλυμένη στο νερό. Επιπλέον, έχει κανείς την εντύπωση ότι το ενυδατωμένο φουλερένιο C 60 βοηθά στην επιστροφή στο " κανονική κατάσταση» τυχόν αρνητικές αλλαγές στο σώμα λόγω της αποκατάστασης και διατήρησης των δομών που δημιούργησε, ως μήτρα, στη διαδικασία της γέννησης της ζωής.

Επομένως, προφανώς, δεν είναι τυχαίο ότι ο Orlov A.D. στο βιβλίο του "Σουνγκίτης - μια πέτρα από καθαρό νερό.", συγκρίνοντας τις ιδιότητες του σουνγκίτη και των φουλερενίων, μιλά για το τελευταίο ως την πεμπτουσία της υγείας.

1. Buseck et al. Φουλερένια από το Γεωλογικό Περιβάλλον. Science 10 Ιουλίου 1992: 215-217. DOI: 10.1126/science.257.5067.215.
2. Ν.Π. Ο Γιούσκιν. Σφαιρική υπερμοριακή δομή του σουνγκίτη: δεδομένα μικροσκοπίας σάρωσης σήραγγας. ΔΑΝ, 1994, τ. 337, αρ. 6 σελ. 800-803.
3. V.A. Ο Ρέζνικοφ. Yu.S. Πολεχόφσκι. Ο άμορφος άνθρακας σουνγκίτη είναι ένα φυσικό περιβάλλον για το σχηματισμό φουλλερενίων. Επιστολές στον ZhTF. 2000. τ. 26. γ. 15. σ.94-102.
4. Peter R. Buseck. Γεωλογικά φουλερένια: ανασκόπηση και ανάλυση. Earth and Planetary Science Letters V 203, I 3-4, 15 Νοεμβρίου 2002, Σελίδες 781-792
5.Ν.Ν. Rozhkova, G. V. Andrievsky. Υδατικά κολλοειδή συστήματα με βάση τον άνθρακα σουνγκίτη και εξαγωγή φουλλερενίων από αυτά. The 4th Biennial International Workshop in Russia "Fullerene and Atomic Clusters" IWFAC"99 4 - 8 Οκτωβρίου 1999, Αγία Πετρούπολη, Ρωσία. Βιβλίο περιλήψεων, σ.330.
6. N.N. Rozhkova, G.V. Αντριέφσκι. Φουλερένια σε άνθρακα σουνγκίτη. Σάβ. επιστημονικός Πρακτικά της Διεθνούς Symposium “Fullerene and fullerene-like structures”: 5-8 Ιουνίου 2000, BSU, Minsk, 2000, σελ. 63-69.
7. Ν.Ν. Rozhkova, G.V. Αντριέφσκι. Νανοκολλοειδή άνθρακα σουνγκίτη. εκχύλιση φουλλερενίων με υδατικούς διαλύτες. Σάβ. Επιστημονικός Πρακτικά III διεθνές σεμινάριο«Ορυκτολογία και ζωή: ομόλογα βιοορυκτών», 6-8 Ιουνίου 2000, Syktyvkar, Ρωσία, Geoprint, 2000, σσ.53-55.
8. Α.Ε. Βισνέφσκι. Ιατρικές περιοχές της Καρελίας. Κρατικός Εκδοτικός Οίκος της Καρελίας ASSR, Petrozavodsk, 1957, 57 p.
9. Φουλερένια: Η πεμπτουσία της υγείας. Κεφάλαιο στη σελ. 79-98 στο βιβλίο: A.D. Ορλόφ. "Shungite - μια πέτρα από καθαρό νερό." Μόσχα-Αγία Πετρούπολη: "DILYa Publishing House", 2004. - 112 σελ. και στο Διαδίκτυο στον ιστότοπο (www.golkom.ru/book/36.html).

Φουλερένιο C 60

Fullerene C 540

Φουλερένια, buckyballsή buckyballs- μοριακές ενώσεις που ανήκουν στην κατηγορία των αλλοτροπικών μορφών άνθρακα (άλλες είναι διαμάντι, καρβίνη και γραφίτης) και αντιπροσωπεύουν κυρτά κλειστά πολύεδρα, που αποτελούνται από ζυγό αριθμό τριών συντεταγμένων ατόμων άνθρακα. Αυτές οι συνδέσεις οφείλουν το όνομά τους στον μηχανικό και σχεδιαστή Richard Buckminster Fuller, του οποίου οι γεωδαιτικές δομές είναι χτισμένες πάνω σε αυτή την αρχή. Αρχικά, αυτή η κατηγορία αρθρώσεων περιοριζόταν σε δομές που περιείχαν μόνο πενταγωνικές και εξαγωνικές όψεις. Σημειώστε ότι για την ύπαρξη ενός τέτοιου κλειστού πολυέδρου που κατασκευάστηκε από nκορυφές που σχηματίζουν μόνο πενταγωνικές και εξαγωνικές όψεις, σύμφωνα με το θεώρημα του Euler για τα πολύεδρα, το οποίο επιβεβαιώνει την εγκυρότητα της ισότητας | n | − | μι | + | φά | = 2 (όπου | n | , | μι| και | φά| αντίστοιχα, ο αριθμός των κορυφών, των ακμών και των όψεων), απαραίτητη προϋπόθεση είναι η παρουσία ακριβώς 12 πενταγωνικών όψεων και n/ 2 − 10 εξαγωνικές όψεις. Εάν η σύνθεση ενός μορίου φουλλερενίου, εκτός από άτομα άνθρακα, περιλαμβάνει άτομα άλλων χημικά στοιχεία, τότε εάν τα άτομα άλλων χημικών στοιχείων βρίσκονται μέσα στον κλωβό άνθρακα, τέτοια φουλερένια ονομάζονται ενδοεδρικά, εάν είναι έξω - εξωεδρικά.

Η ιστορία της ανακάλυψης των φουλερενίων

Δομικές ιδιότητες των φουλλερενίων

Στα μόρια του φουλερενίου, τα άτομα άνθρακα βρίσκονται στις κορυφές των κανονικών εξαγώνων και πενταγώνων, τα οποία σχηματίζουν την επιφάνεια μιας σφαίρας ή ενός ελλειψοειδούς. Ο πιο συμμετρικός και πιο πλήρως μελετημένος εκπρόσωπος της οικογένειας του φουλερενίου είναι το φουλλερένιο (C 60), στο οποίο τα άτομα άνθρακα σχηματίζουν ένα κολοβωμένο εικοσάεδρο, που αποτελείται από 20 εξάγωνα και 12 πεντάγωνα και μοιάζει με μπάλα ποδοσφαίρου. Δεδομένου ότι κάθε άτομο άνθρακα του φουλερενίου C 60 ανήκει ταυτόχρονα σε δύο εξάγωνα και ένα πεντάγωνο, τότε όλα τα άτομα στο C 60 είναι ισοδύναμα, κάτι που επιβεβαιώνεται από το φάσμα πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR) του ισοτόπου 13 C - περιέχει μόνο μία γραμμή. Ωστόσο, δεν έχουν όλοι οι δεσμοί C-C το ίδιο μήκος. Ο δεσμός C=C, που είναι κοινή πλευράγια δύο εξάγωνα, είναι 1,39 και Σύνδεση C-C, κοινό για ένα εξάγωνο και ένα πεντάγωνο, είναι μεγαλύτερο και ισούται με 1,44 Å. Επιπλέον, ο δεσμός του πρώτου τύπου είναι διπλός και ο δεύτερος είναι απλός, ο οποίος είναι απαραίτητος για τη χημεία του C 60 φουλερενίου.

Το επόμενο πιο κοινό είναι το φουλερένιο C 70, το οποίο διαφέρει από το φουλερένιο C 60 με την εισαγωγή μιας ζώνης 10 ατόμων άνθρακα στην ισημερινή περιοχή C 60, με αποτέλεσμα το μόριο C 70 να επιμηκύνεται και να μοιάζει με μπάλα ράγκμπι. σχήμα.

Τα λεγόμενα ανώτερα φουλερένια που περιέχουν περισσότεροάτομα άνθρακα (έως 400), σχηματίζονται σε πολύ μικρότερες ποσότητες και συχνά έχουν μάλλον πολύπλοκη ισομερή σύνθεση. Μεταξύ των πιο μελετημένων ανώτερων φουλερενίων, μπορεί κανείς να ξεχωρίσει το C n , n=74, 76, 78, 80, 82 και 84.

Σύνθεση φουλλερενίων

Τα πρώτα φουλλερένια απομονώθηκαν από συμπυκνωμένους ατμούς γραφίτη που ελήφθησαν με ακτινοβολία λέιζερ δειγμάτων στερεού γραφίτη. Μάλιστα ήταν ίχνη της ουσίας. Το επόμενο σημαντικό βήμα έγινε το 1990 από τους W. Kretchmer, Lamb, D. Huffman και άλλους, οι οποίοι ανέπτυξαν μια μέθοδο για τη λήψη ποσοτήτων γραμμαρίων φουλλερενίων με καύση ηλεκτροδίων γραφίτη σε ηλεκτρικό τόξο σε ατμόσφαιρα ηλίου σε χαμηλές πιέσεις. . Κατά τη διαδικασία της διάβρωσης της ανόδου, αιθάλη που περιέχει μια ορισμένη ποσότητα φουλερενίων κατακάθεται στα τοιχώματα του θαλάμου. Στη συνέχεια, ήταν δυνατό να βρεθεί βέλτιστες παραμέτρουςεξάτμιση ηλεκτροδίων (πίεση, ατμοσφαιρική σύνθεση, ρεύμα, διάμετρος ηλεκτροδίου), στην οποία επιτυγχάνεται η υψηλότερη απόδοση φουλλερενίων, κατά μέσο όρο 3-12% του υλικού της ανόδου, γεγονός που καθορίζει τελικά το υψηλό κόστος των φουλερενίων.

Στην αρχή, όλες οι προσπάθειες των πειραματιστών να βρουν φθηνότερες και πιο παραγωγικές μεθόδους για την απόκτηση ποσοτήτων γραμμάρια φουλλερενίων (καύση υδρογονανθράκων σε φλόγα, χημική σύνθεση κ.λπ.) δεν οδήγησαν σε επιτυχία και η μέθοδος «τόξου» παρέμεινε η πιο παραγωγική. για μεγάλο χρονικό διάστημα (η παραγωγικότητα είναι περίπου 1 g/h) . Στη συνέχεια, η Mitsubishi κατάφερε να δημιουργήσει τη βιομηχανική παραγωγή φουλλερενίων με καύση υδρογονανθράκων, αλλά τέτοια φουλερένια περιέχουν οξυγόνο και επομένως η μέθοδος τόξου εξακολουθεί να είναι η μόνη κατάλληλη μέθοδος για την απόκτηση καθαρών φουλερενίων.

Ο μηχανισμός σχηματισμού φουλλερενίου στο τόξο παραμένει ακόμη ασαφής, καθώς οι διεργασίες που συμβαίνουν στην περιοχή καύσης του τόξου είναι θερμοδυναμικά ασταθείς, γεγονός που περιπλέκει πολύ τη θεωρητική τους εξέταση. Διαπιστώθηκε αδιαμφισβήτητα μόνο ότι το φουλερένιο συναρμολογείται από μεμονωμένα άτομα άνθρακα (ή θραύσματα C2). Για απόδειξη, χρησιμοποιήθηκε γραφίτης υψηλής καθαρότητας 13 C ως ηλεκτρόδιο ανόδου, το άλλο ηλεκτρόδιο κατασκευάστηκε από συνηθισμένο γραφίτη 12 C. Μετά την εκχύλιση φουλλερενίων, δείχθηκε με NMR ότι τα άτομα 12 C και 13 C βρίσκονται τυχαία στο επιφάνεια του φουλερενίου. Αυτό υποδηλώνει τη διάσπαση του υλικού γραφίτη σε μεμονωμένα άτομα ή θραύσματα του ατομικού επιπέδου και την επακόλουθη συναρμολόγησή τους σε ένα μόριο φουλερενίου. Αυτή η περίστασηαναγκάστηκε να εγκαταλείψει την οπτική εικόνα του σχηματισμού φουλλερενίων ως αποτέλεσμα της αναδίπλωσης των ατομικών στρωμάτων γραφίτη σε κλειστές σφαίρες.

Σχετικά γρήγορη αύξηση σύνολοοι εγκαταστάσεις για την παραγωγή φουλερενίων και η συνεχής εργασία για τη βελτίωση των μεθόδων καθαρισμού τους οδήγησαν σε σημαντική μείωση του κόστους του C 60 τα τελευταία 17 χρόνια - από 10.000 $ σε 10-15 $ ανά γραμμάριο, γεγονός που οδήγησε στο όριο της πραγματικής βιομηχανικής τους χρήσης.

Δυστυχώς, παρά τη βελτιστοποίηση της μεθόδου Huffman-Kretschmer (HK), δεν είναι δυνατό να αυξηθεί η απόδοση των φουλερενίων κατά περισσότερο από 10-20% συνολικό βάροςο καμένος γραφίτης αποτυγχάνει. Λαμβάνοντας υπόψη το σχετικά υψηλό κόστος του αρχικού προϊόντος, του γραφίτη, γίνεται σαφές ότι αυτή η μέθοδος έχει θεμελιώδεις περιορισμούς. Πολλοί ερευνητές πιστεύουν ότι δεν θα είναι δυνατό να μειωθεί το κόστος των φουλερενίων που λαμβάνονται με τη μέθοδο XC κάτω από μερικά δολάρια ανά γραμμάριο. Ως εκ τούτου, οι προσπάθειες μιας σειράς ερευνητικών ομάδων στοχεύουν στην εύρεση εναλλακτικών μεθόδων για τη λήψη φουλερενίων. Η μεγαλύτερη επιτυχίαΣε αυτή την περιοχή έφτασε η εταιρεία Mitsubishi, η οποία, όπως προαναφέρθηκε, κατάφερε να καθιερώσει τη βιομηχανική παραγωγή φουλερενίων καίγοντας υδρογονάνθρακες στη φλόγα. Το κόστος τέτοιων φουλλερενίων είναι περίπου $5/γραμμάριο (2005), το οποίο δεν επηρέασε το κόστος των φουλερενίων ηλεκτρικού τόξου.

Πρέπει να σημειωθεί ότι το υψηλό κόστος των φουλερενίων καθορίζεται όχι μόνο από τη χαμηλή τους απόδοση κατά την καύση γραφίτη, αλλά και από τη δυσκολία απομόνωσης, καθαρισμού και διαχωρισμού φουλλερενίων διαφόρων μαζών από αιθάλη. Η συνήθης προσέγγιση είναι η εξής: η αιθάλη που λαμβάνεται με την καύση γραφίτη αναμιγνύεται με τολουόλιο ή άλλο οργανικό διαλύτη (ικανός να διαλύει αποτελεσματικά τα φουλερένια), στη συνέχεια το μείγμα διηθείται ή φυγοκεντρείται και το υπόλοιπο διάλυμα εξατμίζεται. Μετά την απομάκρυνση του διαλύτη, παραμένει ένα σκούρο λεπτό κρυσταλλικό ίζημα - ένα μείγμα φουλλερενίων, που συνήθως ονομάζεται φουλερίτης. Η σύνθεση του φουλερίτη περιλαμβάνει διάφορους κρυσταλλικούς σχηματισμούς: μικροί κρύσταλλοι μορίων C 60 και C 70 και οι κρύσταλλοι C 60 / C 70 είναι στερεά διαλύματα. Επιπλέον, ο φουλερίτης περιέχει πάντα μια μικρή ποσότητα υψηλότερων φουλερενίων (έως και 3%). Ο διαχωρισμός ενός μίγματος φουλλερενίων σε μεμονωμένα μοριακά κλάσματα πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας υγρή χρωματογραφία σε στήλες και υγρή χρωματογραφία υψηλής πίεσης (HPLC). Το τελευταίο χρησιμοποιείται κυρίως για την ανάλυση της καθαρότητας των απομονωμένων φουλερενίων, καθώς η αναλυτική ευαισθησία της μεθόδου HPLC είναι πολύ υψηλή (έως 0,01%). Τέλος, το τελευταίο στάδιο είναι η απομάκρυνση των υπολειμμάτων διαλύτη από το στερεό δείγμα φουλλερενίου. Πραγματοποιείται διατηρώντας το δείγμα σε θερμοκρασία 150-250 o C σε δυναμικό κενό (περίπου 0,1 Torr).

Φυσικές ιδιότητες και εφαρμοσμένη αξία φουλερενίων

Φουλερίτες

Τα συμπυκνωμένα συστήματα που αποτελούνται από μόρια φουλλερενίου ονομάζονται φουλερίτες. Το πιο μελετημένο σύστημα αυτού του είδους είναι ο κρύσταλλος C 60, λιγότερο - το κρυσταλλικό σύστημα C 70. Οι μελέτες κρυστάλλων ανώτερων φουλερενίων παρεμποδίζονται από την πολυπλοκότητα της παρασκευής τους. Τα άτομα άνθρακα σε ένα μόριο φουλλερενίου συνδέονται με δεσμούς σ- και π, ενώ δεν υπάρχει χημικός δεσμός (με τη συνήθη έννοια της λέξης) μεταξύ μεμονωμένων μορίων φουλερενίου σε έναν κρύσταλλο. Επομένως, σε ένα συμπυκνωμένο σύστημα, τα μεμονωμένα μόρια διατηρούν την ατομικότητά τους (η οποία είναι σημαντική όταν εξετάζουμε την ηλεκτρονική δομή ενός κρυστάλλου). Τα μόρια συγκρατούνται στον κρύσταλλο από τις δυνάμεις van der Waals, οι οποίες καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό τις μακροσκοπικές ιδιότητες του στερεού C 60 .

Σε θερμοκρασίες δωματίου, ο κρύσταλλος C 60 έχει ένα επικεντρωμένο κυβικό πλέγμα (fcc) με σταθερά 1,415 nm, αλλά καθώς η θερμοκρασία μειώνεται, συμβαίνει μια μετάβαση φάσης πρώτης τάξης (T cr ≈ 260 K) και ο κρύσταλλος C 60 αλλάζει τη δομή του σε απλό κυβικό (σταθερά πλέγματος 1.411 nm) . Σε μια θερμοκρασία T > Tcr, τα μόρια C 60 περιστρέφονται τυχαία γύρω από το κέντρο ισορροπίας τους και όταν πέσει σε μια κρίσιμη θερμοκρασία, οι δύο άξονες περιστροφής παγώνουν. Το πλήρες πάγωμα των περιστροφών συμβαίνει στους 165 K. Κρυσταλλική δομή C 70 σε θερμοκρασίες της τάξης της θερμοκρασίας δωματίου μελετήθηκε λεπτομερώς στην εργασία. Όπως προκύπτει από τα αποτελέσματα αυτής της εργασίας, οι κρύσταλλοι αυτού του τύπου έχουν ένα πλέγμα με επίκεντρο το σώμα (bcc) με μια μικρή ανάμειξη της εξαγωνικής φάσης.

Μη γραμμικές οπτικές ιδιότητες φουλερενίων

Μια ανάλυση της ηλεκτρονικής δομής των φουλερενίων δείχνει την παρουσία συστημάτων π-ηλεκτρονίων, για τα οποία υπάρχουν μεγάλες τιμές της μη γραμμικής επιδεκτικότητας. Τα φουλερένια έχουν πράγματι μη γραμμικά οπτικές ιδιότητες. Ωστόσο, λόγω της υψηλής συμμετρίας του μορίου C 60, η δεύτερη αρμονική παραγωγή είναι δυνατή μόνο όταν εισάγεται ασυμμετρία στο σύστημα (για παράδειγμα, από ένα εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο). Από πρακτική άποψη, η υψηλή ταχύτητα (~250 ps), που καθορίζει την καταστολή της δεύτερης αρμονικής γενιάς, είναι ελκυστική. Επιπλέον, τα φουλλερένια C 60 είναι επίσης ικανά να παράγουν την τρίτη αρμονική.

Ένας άλλος πιθανός τομέας για τη χρήση φουλερενίων και, πρώτα απ 'όλα, C 60 είναι τα οπτικά παντζούρια. Η δυνατότητα χρήσης αυτού του υλικού για μήκος κύματος 532 nm έχει αποδειχθεί πειραματικά. Ο σύντομος χρόνος απόκρισης καθιστά δυνατή τη χρήση φουλερενίων ως περιοριστές ακτινοβολίας λέιζερ και διακόπτες Q. Ωστόσο, για διάφορους λόγους, είναι δύσκολο για τα φουλερένια να ανταγωνιστούν εδώ τα παραδοσιακά υλικά. Το υψηλό κόστος, οι δυσκολίες στη διασπορά των φουλερενίων στα γυαλιά, η ικανότητα ταχείας οξείδωσης στον αέρα, οι μη καταγεγραμμένοι συντελεστές μη γραμμικής ευαισθησίας και το υψηλό όριο περιορισμού της οπτικής ακτινοβολίας (δεν είναι κατάλληλο για προστασία των ματιών) δημιουργούν σοβαρές δυσκολίες στην καταπολέμηση ανταγωνιστικών υλικών .

Κβαντομηχανική και φουλερένιο

Ενυδατωμένο φουλερένιο (HyFn); (C 60 @ (H 2 O) n)

Υδατικό διάλυμα C 60 HyFn

Το ενυδατωμένο C 60 - C 60 HyFn φουλερένιο είναι ένα ισχυρό, υδρόφιλο υπερμοριακό σύμπλοκο που αποτελείται από ένα μόριο φουλερενίου C 60 που περικλείεται στο πρώτο κέλυφος ενυδάτωσης, το οποίο περιέχει 24 μόρια νερού: C 60 @(H 2 O) 24 . Το κέλυφος ενυδάτωσης σχηματίζεται λόγω της αλληλεπίδρασης δότη-δέκτη μεμονωμένων ζευγών μορίων οξυγόνου στο νερό με κέντρα δέκτη ηλεκτρονίων στην επιφάνεια του φουλερενίου. Ταυτόχρονα, τα μόρια του νερού που είναι προσανατολισμένα κοντά στην επιφάνεια του φουλλερενίου διασυνδέονται με ένα ογκομετρικό δίκτυο δεσμών υδρογόνου. Το μέγεθος του C 60 HyFn αντιστοιχεί σε 1,6-1,8 nm. Επί του παρόντος, η μέγιστη συγκέντρωση του C 60, με τη μορφή του C 60 HyFn, που έχει δημιουργηθεί στο νερό είναι ισοδύναμη με 4 mg/ml. Φωτογραφία υδατικού διαλύματος C 60 HyFn με συγκέντρωση C 60 0,22 mg/ml δεξιά.

Το φουλερένιο ως υλικό για τεχνολογία ημιαγωγών

Ένας μοριακός κρύσταλλος φουλλερενίου είναι ένας ημιαγωγός με διάκενο ζώνης ~1,5 eV και οι ιδιότητές του είναι σε μεγάλο βαθμό παρόμοιες με εκείνες άλλων ημιαγωγών. Ως εκ τούτου, ένας αριθμός μελετών έχει συσχετιστεί με τη χρήση φουλλερενίων ως νέο υλικό για παραδοσιακές εφαρμογές στα ηλεκτρονικά: μια δίοδος, ένα τρανζίστορ, ένα φωτοκύτταρο κ.λπ. Εδώ, το πλεονέκτημά τους έναντι του παραδοσιακού πυριτίου είναι ο σύντομος χρόνος φωτοαπόκρισης (μονάδες ns). Ωστόσο, η επίδραση του οξυγόνου στην αγωγιμότητα των μεμβρανών φουλλερενίου αποδείχθηκε ότι ήταν ένα σημαντικό μειονέκτημα και, κατά συνέπεια, προέκυψε ανάγκη για προστατευτικές επικαλύψεις. Υπό αυτή την έννοια, είναι πιο ελπιδοφόρα η χρήση του μορίου φουλλερενίου ως ανεξάρτητης συσκευής νανοκλίμακας και, ειδικότερα, ως στοιχείο ενίσχυσης.

Το φουλερένιο ως φωτοανθεκτικό

Υπό τη δράση της ορατής (> 2 eV), της υπεριώδους ακτινοβολίας και της ακτινοβολίας μικρότερου μήκους κύματος, τα φουλλερένια πολυμερίζονται και σε αυτή τη μορφή δεν διαλύονται από οργανικούς διαλύτες. Ως απεικόνιση της χρήσης ενός φωτοανθεκτικού φουλερενίου, μπορεί κανείς να δώσει ένα παράδειγμα λήψης ανάλυσης υπομικρών (≈20 nm) με χάραξη πυριτίου με δέσμη ηλεκτρονίων χρησιμοποιώντας μια μάσκα πολυμερισμένου φιλμ C 60.

Πρόσθετα φουλερενίου για την ανάπτυξη ταινιών διαμαντιών με τη μέθοδο CVD

Μια άλλη ενδιαφέρουσα πιθανότητα Πρακτική εφαρμογηείναι η χρήση προσθέτων φουλερενίου στην ανάπτυξη μεμβρανών διαμαντιών με τη μέθοδο CVD (Chemical Vapor Deposition). Η εισαγωγή φουλλερενίων στην αέρια φάση είναι αποτελεσματική από δύο απόψεις: αύξηση του ρυθμού σχηματισμού πυρήνων διαμαντιού στο υπόστρωμα και παροχή δομικών στοιχείων από την αέρια φάση στο υπόστρωμα. Θραύσματα C 2 λειτουργούν ως δομικά στοιχεία, τα οποία αποδείχθηκαν κατάλληλο υλικό για την ανάπτυξη μιας μεμβράνης διαμαντιού. Έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι ο ρυθμός ανάπτυξης των μεμβρανών διαμαντιού φτάνει τα 0,6 μm/h, που είναι 5 φορές υψηλότερος από ό,τι χωρίς τη χρήση φουλερενίων. Για πραγματικό ανταγωνισμό μεταξύ διαμαντιών και άλλων ημιαγωγών στη μικροηλεκτρονική, είναι απαραίτητο να αναπτυχθεί μια μέθοδος ετεροεπιτάξεως φιλμ διαμαντιών, αλλά η ανάπτυξη μονοκρυσταλλικών μεμβρανών σε μη διαμαντένια υποστρώματα παραμένει ένα άλυτο πρόβλημα. Ένας πιθανός τρόπος επίλυσης αυτού του προβλήματος είναι η χρήση ενός ρυθμιστικού στρώματος φουλερενίου μεταξύ του υποστρώματος και της μεμβράνης διαμαντιού. Προϋπόθεση για έρευνα προς αυτή την κατεύθυνση είναι η καλή πρόσφυση των φουλερενίων στα περισσότερα υλικά. Αυτές οι διατάξεις είναι ιδιαίτερα σημαντικές σε σχέση με την εντατική έρευνα για τα διαμάντια για τη χρήση τους στη μικροηλεκτρονική επόμενης γενιάς. Υψηλή απόδοση (υψηλή κορεσμένη ταχύτητα μετατόπισης). Η υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα και η υψηλότερη χημική αντίσταση από οποιοδήποτε γνωστό υλικό καθιστούν το διαμάντι ένα πολλά υποσχόμενο υλικό για την επόμενη γενιά ηλεκτρονικών.

Υπεραγώγιμες ενώσεις με C 60

Οι μοριακοί κρύσταλλοι των φουλλερενίων είναι ημιαγωγοί, ωστόσο, στις αρχές του 1991 διαπιστώθηκε ότι το ντόπινγκ στερεού C 60 με μια μικρή ποσότητα μετάλλου αλκαλίου οδηγεί στο σχηματισμό ενός υλικού με μεταλλική αγωγιμότητα, το οποίο, όταν χαμηλές θερμοκρασίεςπηγαίνει σε έναν υπεραγωγό. Το ντόπινγκ με 60 παράγεται με επεξεργασία κρυστάλλων με μεταλλικό ατμό σε θερμοκρασίες αρκετών εκατοντάδων βαθμών Κελσίου. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται μια δομή του τύπου X 3 C 60 (το Χ είναι άτομο αλκαλιμετάλλου). Το πρώτο παρεμβαλλόμενο μέταλλο ήταν το κάλιο. Η μετάβαση της ένωσης K 3 C 60 στην υπεραγώγιμη κατάσταση λαμβάνει χώρα σε θερμοκρασία 19 K. Αυτή είναι μια τιμή ρεκόρ για τους μοριακούς υπεραγωγούς. Σύντομα διαπιστώθηκε ότι πολλοί φουλερίτες εμποτισμένοι με άτομα αλκαλιμετάλλου σε αναλογία είτε X 3 C 60 είτε XY 2 C 60 (τα X, Y είναι άτομα αλκαλιμετάλλου) έχουν υπεραγωγιμότητα. Ο κάτοχος του ρεκόρ μεταξύ των υπεραγωγών υψηλής θερμοκρασίας (HTSC) αυτών των τύπων ήταν ο RbCs 2 C 60 - του T cr = 33 K.

Επίδραση μικρών προσθέτων αιθάλης φουλερενίου στις αντιτριβικές και αντιφθορικές ιδιότητες του PTFE

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η παρουσία του C 60 φουλλερενίου στα ορυκτά λιπαντικά προκαλεί το σχηματισμό μιας προστατευτικής μεμβράνης πλήρους διαστάσεων φουλλερενίου πάχους 100 nm στις επιφάνειες του αντίθετου σώματος. Το διαμορφωμένο φιλμ προστατεύει από τη θερμική και οξειδωτική υποβάθμιση, αυξάνει τη διάρκεια ζωής των μονάδων τριβής σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης κατά 3-8 φορές, τη θερμική σταθερότητα των λιπαντικών έως 400-500ºС και τη φέρουσα ικανότητα των μονάδων τριβής κατά 2-3 φορές, επεκτείνει το Το εύρος πίεσης εργασίας των μονάδων τριβής κατά 1,5 -2 φορές, μειώνει το χρόνο λειτουργίας των σωμάτων μετρητών.

Άλλες εφαρμογές φουλερενίων

Άλλες ενδιαφέρουσες εφαρμογές περιλαμβάνουν συσσωρευτές και ηλεκτρικές μπαταρίες, στις οποίες χρησιμοποιούνται πρόσθετα φουλερενίου με τον ένα ή τον άλλο τρόπο. Αυτές οι μπαταρίες βασίζονται σε καθόδους λιθίου που περιέχουν παρεμβαλλόμενα φουλλερένια. Τα φουλερένια μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως πρόσθετα για την παραγωγή τεχνητών διαμαντιών χρησιμοποιώντας τη μέθοδο υψηλής πίεσης. Σε αυτή την περίπτωση, η απόδοση των διαμαντιών αυξάνεται κατά ≈30%. Τα φουλερένια μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν στη φαρμακευτική για τη δημιουργία νέων φαρμάκων. Επιπλέον, τα φουλλερένια έχουν βρει εφαρμογή ως πρόσθετα σε διογκούμενα (διογκούμενα) πυρίμαχα χρώματα. Λόγω της εισαγωγής φουλερενίων, το χρώμα διογκώνεται υπό την επίδραση της θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια μιας πυρκαγιάς, σχηματίζεται ένα μάλλον πυκνό στρώμα αφρού-κοκ, το οποίο αυξάνει αρκετές φορές τον χρόνο θέρμανσης στην κρίσιμη θερμοκρασία των προστατευμένων δομών. Επίσης, τα φουλερένια και τα διάφορα χημικά τους παράγωγα χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με πολυσυζευγμένα ημιαγώγιμα πολυμερή για την κατασκευή ηλιακών κυψελών.

Χημικές ιδιότητες των φουλερενίων

Τα φουλερένια, παρά την απουσία ατόμων υδρογόνου, τα οποία μπορούν να αντικατασταθούν όπως στην περίπτωση των συνηθισμένων

Φουλερένια - ϶ᴛᴏ απομονωμένα μόρια μιας νέας αλλοτροπικής τροποποίησης του άνθρακα(έτσι ονομάστηκε προς τιμήν του Αμερικανού μηχανικού και αρχιτέκτονα κυψελωτών θόλων R. Buckminster Fuller). Τα φουλερένια σε στερεή κατάσταση ονομάζονται φουλερίτες.

Τα φουλερένια είναι σταθερά πολυατομικά σμήνη άνθρακα με αριθμό ατόμων από αρκετές δεκάδες και περισσότερο. Ο αριθμός των ατόμων άνθρακα σε ένα τέτοιο σύμπλεγμα δεν είναι αυθαίρετος, αλλά υπακούει σε μια ορισμένη κανονικότητα (ο αριθμός των ατόμων σε ένα σύμπλεγμα Ν= 32,44, 50, 58, 60, 70, 72, 78, 80, 82, 84, κ.λπ.). Ένα μόριο φουλερενίου μπορεί να περιέχει μόνο ζυγό αριθμό ατόμων άνθρακα. . Το σχήμα των φουλερενίων είναι ένα κοίλο σφαιροειδές, οι όψεις του οποίου σχηματίζουν πεντάγωνα και εξάγωνα. Το μόριο φουλλερενίου είναι κατασκευασμένο από άτομα C στην κατάσταση sp 2-υβριδισμός, λόγω του οποίου κάθε άτομο έχει τρεις γείτονες που συνδέονται με αυτό με δεσμούς s. Τα υπόλοιπα ηλεκτρόνια σθένους σχηματίζουν το π-σύστημα του μορίου από μη εντοπισμένους διπλούς δεσμούς ʼʼάνθρακα-άνθρακαʼʼ. Για να σχηματιστεί μια σφαιρική επιφάνεια, χρειάζονται 12 πενταγωνικά θραύσματα άνθρακα και οποιοσδήποτε αριθμός εξαγωνικών.

Το μεγαλύτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει το φουλερένιο C 60 λόγω της μεγαλύτερης σταθερότητας και της υψηλής συμμετρίας του. Όλα τα άτομα σε αυτό το μόριο είναι ισοδύναμα, κάθε άτομο ανήκει σε δύο εξάγωνα και ένα πεντάγωνο και συνδέεται με τους πλησιέστερους γείτονές του με έναν διπλό και δύο απλούς δεσμούς. Το μόριο C 60 είναι ένα κοίλο πολύεδρο με 12 πενταγωνικές και 20 εξαγωνικές συμμετρικά διατεταγμένες όψεις, που σχηματίζουν ένα σχήμα παρόμοιο με το σχήμα μιας μπάλας ποδοσφαίρου, που αποτελείται επίσης από δώδεκα πενταγωνικές και είκοσι εξαγωνικές όψεις (από αυτή την άποψη, ονομάζεται επίσης ʼʼʼʼʼʼʼʼball). . Δεν υπάρχουν ελεύθεροι δεσμοί στο μόριο C 60, και αυτό εξηγεί τη μεγάλη χημική και φυσική του σταθερότητα. Εξαιτίας αυτού, μεταξύ των αλλοτροπών του άνθρακα, τα φουλλερένια και οι φουλερίτες είναι τα πιο καθαρά. Η διάμετρος του μορίου C 60 είναι 0,7024 nm. Τα ηλεκτρόνια σθένους κατανέμονται περισσότερο ή λιγότερο ομοιόμορφα σε ένα σφαιρικό κέλυφος πάχους περίπου 0,4232 nm. Μια κοιλότητα με ακτίνα περίπου 0,1058 nm παραμένει στο κέντρο του μορίου, πρακτικά απαλλαγμένη από ηλεκτρόνια. Έτσι, ένα τέτοιο μόριο είναι, σαν να λέγαμε, ένα μικρό κενό κύτταρο, στην κοιλότητα του οποίου μπορούν να τοποθετηθούν άτομα άλλων στοιχείων, ακόμη και άλλων μορίων, χωρίς να καταστραφεί η ακεραιότητα του ίδιου του μορίου του φουλλερενίου.

Τα σφαιρικά μόρια C 60 μπορούν να συνδυαστούν μεταξύ τους σε ένα στερεό σώμα για να σχηματίσουν ένα προσωποκεντρικό κυβικό (fcc) κρυσταλλικό πλέγμα. Σε έναν κρύσταλλο φουλερίτη, τα μόρια C 60 παίζουν τον ίδιο ρόλο με τα άτομα σε έναν συνηθισμένο κρύσταλλο. Η απόσταση μεταξύ των κέντρων των πλησιέστερων μορίων σε ένα πλέγμα με επίκεντρο την όψη, που συγκρατείται από ασθενείς δυνάμεις van der Waals, είναι περίπου 1 nm.

Πρέπει να σημειωθεί ότι, όσον αφορά τις ηλεκτρονικές τους ιδιότητες, οι κρύσταλλοι καθαρού C 60 και πολλά σύμπλοκα που βασίζονται σε αυτούς αντιπροσωπεύουν μια νέα κατηγορία οργανικών ημιαγωγών, οι οποίοι είναι εξαιρετικά ενδιαφέροντες τόσο από καθαρά θεμελιώδη όσο και από άποψη πιθανών εφαρμογών.

Από θεμελιώδη άποψη, το ενδιαφέρον για τους φουλερίτες οφείλεται, ειδικότερα, στο γεγονός ότι, σε αντίθεση με τους «κλασικούς» ημιαγωγούς (όπως το πυρίτιο), το πλάτος των επιτρεπόμενων ενεργειακών ζωνών στους κρυστάλλους φουλλερενίου είναι μάλλον μικρό. υπερβαίνει τα 0,5 eV. Για το λόγο αυτό, ισχυρές επιδράσεις που σχετίζονται με συσχετίσεις Coulomb, χαλάρωση πλέγματος και άλλα αποτελέσματα είναι δυνατά σε αυτούς τους κρυστάλλους, κάτι που είναι εξαιρετικά ενδιαφέρον και μπορεί να οδηγήσει στην ανακάλυψη και παρατήρηση νέων φαινομένων.

Το πλάτος του πρώτου κενού ζώνης είναι περίπου 2,2 ... 2,3 eV.

Η τροποποίηση της επιφάνειας ενός μορίου φουλλερενίου ή η πλήρωση του εσωτερικού του χώρου με άτομα μετάλλου οδηγεί σε μια αξιοσημείωτη αλλαγή στις φυσικές ιδιότητες, για παράδειγμα, μια μετάβαση σε μια υπεραγώγιμη κατάσταση ή την εκδήλωση μαγνητισμού.

Διαφορετικά παράγωγα φουλλερενίου περιλαμβάνουν παρεμβαλλόμενες ενώσεις και ενδοεδρικά φουλλερένια (ή ενδοεδρικά σύμπλοκα). Κατά τη διάρκεια της παρεμβολής, οι ακαθαρσίες εισάγονται στα κενά του κρυσταλλικού πλέγματος φουλλερίτη και σχηματίζονται ενδοεδρικά φουλλερένια όταν εισάγονται άτομα διαφόρων τύπων στο σύμπλεγμα C. Π.

Εάν ήταν δυνατό να βρεθεί μια χημική αντίδραση που θα άνοιγε ένα παράθυρο στον κλωβό του φουλλερενίου, επιτρέποντας σε ένα άτομο ή ένα μικρό μόριο να εισέλθει εκεί και να αποκαταστήσει τη δομή του συμπλέγματος ξανά, τότε θα αποκτούσαμε μια όμορφη μέθοδο για τη λήψη ενδοεδρικών φουλλερενίων. Ταυτόχρονα, τα περισσότερα ενδοεδρικά μεταλλοφουλερένια παράγονται επί του παρόντος είτε στη διαδικασία σχηματισμού φουλλερενίου παρουσία ξένη ουσίαή με εμφύτευση.

Μέθοδοι λήψης και διαχωρισμού φουλερενίων. Ο πιο αποτελεσματικός τρόπος λήψης φουλερενίων βασίζεται σε θερμική αποσύνθεσηγραφίτης. Με μέτρια θέρμανση του γραφίτη, ο δεσμός μεταξύ των μεμονωμένων στρωμάτων γραφίτη σπάει, αλλά το υλικό που εξατμίζεται δεν αποσυντίθεται σε μεμονωμένα άτομα. Σε αυτή την περίπτωση, το εξατμισμένο στρώμα αποτελείται από μεμονωμένα θραύσματα, από τα οποία προκύπτει η κατασκευή του μορίου C 60 και άλλων φουλερενίων. Για την αποσύνθεση του γραφίτη στην παραγωγή φουλλερενίων, χρησιμοποιείται θέρμανση με αντίσταση και υψηλή συχνότητα ενός ηλεκτροδίου γραφίτη, καύση υδρογονανθράκων και ακτινοβολία λέιζερ της επιφάνειας του γραφίτη. Αυτές οι διεργασίες πραγματοποιούνται σε ένα ρυθμιστικό αέριο, το οποίο είναι συνήθως ήλιο.

Τις περισσότερες φορές, για τη λήψη φουλερενίων, χρησιμοποιείται εκκένωση τόξου με ηλεκτρόδια γραφίτη σε ατμόσφαιρα ηλίου. Ο κύριος ρόλος του ηλίου συνδέεται προφανώς με την ψύξη θραυσμάτων που έχουν υψηλό βαθμό δονητικής διέγερσης, γεγονός που τα εμποδίζει να συνδυαστούν σε σταθερές δομές.

Εφαρμογή φουλερενίων.

Υπάρχουν πολλές υποτιθέμενες εφαρμογές φουλερενίων:

· Οι δυνατότητες εφαρμογής τους στη χημεία, τη μικροβιολογία και την ιατρική συνδέονται με τη χημική αντοχή και την κοιλότητα των φουλερενίων. Για παράδειγμα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη συσκευασία και παράδοση στο απαιτούμενο μέρος όχι μόνο ατόμων, αλλά και ολόκληρων μορίων, συμπεριλαμβανομένων. βιολογικά (φαρμακευτικά, μικροβιολογία)?

· Τα φουλερένια ως νέα ημιαγωγικά και νανοδομικά υλικά. Το μόριο φουλερενίου είναι ένα έτοιμο αντικείμενο νανοκλίμακας για τη δημιουργία νανοηλεκτρονικών οργάνων και συσκευών με βάση νέες φυσικές αρχές. Αναπτηγμένος φυσικές αρχέςδημιουργώντας ένα ανάλογο ενός τρανζίστορ που βασίζεται σε ένα μόνο μόριο φουλερενίου, το οποίο μπορεί να χρησιμεύσει ως ενισχυτής ρεύματος στην περιοχή των νανοαμπέρ. Στον τομέα της νανοηλεκτρονικής το μεγαλύτερο ενδιαφέρονόσον αφορά τις πιθανές εφαρμογές που ονομάζουν κβαντικές τελείες (quantum dots). Τέτοιες κουκκίδες έχουν έναν αριθμό μοναδικών οπτικών ιδιοτήτων που καθιστούν δυνατή τη χρήση τους, για παράδειγμα, για τον έλεγχο των επικοινωνιών με οπτικές ίνες ή ως στοιχεία ενός επεξεργαστή σε έναν οπτικό υπερυπολογιστή που σχεδιάζεται αυτήν τη στιγμή. Τα φουλερένια είναι ιδανικές κβαντικές κουκκίδες από πολλές απόψεις. Ενδιαφέρον για πολλά υποσχόμενες συσκευές μνήμης είναι επίσης ενδοεδρικά σύμπλοκα στοιχείων σπάνιων γαιών, όπως το τέρβιο (Tb), το γαδολίνιο (Gd), το δυσπρόσιο (Dy), τα οποία έχουν μεγάλες μαγνητικές στιγμές. Ένα φουλερένιο που περιέχει ένα τέτοιο άτομο πρέπει να έχει τις ιδιότητες ενός μαγνητικού διπόλου, ο προσανατολισμός του οποίου μπορεί να ελεγχθεί από το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Αυτά τα σύμπλοκα (με τη μορφή πολυστρωματικού φιλμ) μπορούν να χρησιμεύσουν ως βάση για ένα μαγνητικό μέσο αποθήκευσης με πυκνότητα εγγραφής έως και 10 12 bit/cm 2 .

· Τα φουλερένια ως νέα υλικά για μη γραμμική οπτική. Τα υλικά που περιέχουν φουλερένιο (διαλύματα, πολυμερή, υγροί κρύσταλλοι, γυάλινες μήτρες που περιέχουν φουλερένιο) έχουν εξαιρετικά μη γραμμικές οπτικές ιδιότητες και είναι πολλά υποσχόμενα για χρήση ως: οπτικοί περιοριστές (εξασθένησης) έντονης ακτινοβολίας λέιζερ. Φωτοδιαθλαστικά μέσα για την εγγραφή δυναμικών ολογραμμάτων. μετατροπείς συχνότητας? συσκευές σύζευξης φάσης. Ο πιο μελετημένος τομέας είναι η δημιουργία οπτικών περιοριστών ισχύος με βάση υγρά και στερεά διαλύματα C 60 .

· Ο φουλερίτης C 60 εμποτισμένος με αλκαλικό μέταλλο είναι αγωγός και σε χαμηλή θερμοκρασία είναι επίσης υπεραγωγός. Η εισαγωγή ατόμων ακαθαρσίας σε μια μήτρα φουλλερίτη σχετίζεται με το φαινόμενο της παρεμβολής. Οι ενώσεις παρεμβολής είναι υλικά στα οποία τα άτομα ή τα μόρια μιας ακαθαρσίας παγιδεύονται μεταξύ των στρωμάτων του κρυσταλλικού πλέγματος. Τυπικά, δεν υπάρχει χημικός δεσμός μεταξύ της παρεμβολής και της μήτρας. Τα άτομα ακαθαρσίας (κυρίως αλκάλια, μέταλλα αλκαλικής γαίας και μέταλλα σπανίων γαιών) μπορούν να διεισδύσουν στα διαμοριακά κενά του κρυστάλλου C 60 χωρίς να παραμορφώσουν το πλέγμα. Το C 60 έχει υψηλή συγγένεια ηλεκτρονίων, αλκαλιμέταλλαδωρίζουν εύκολα ηλεκτρόνια. Ο κρύσταλλος C 60 είναι ένας ημιαγωγός με μεγάλο διάκενο και η αγωγιμότητά του είναι χαμηλή και όταν εμποτιστεί με άτομα αλκαλίου, γίνεται αγωγός. Για παράδειγμα, όταν εμποτίζονται με κάλιο για να σχηματίσουν K 3 C 60, τα άτομα καλίου ιονίζονται σε K + και τα ηλεκτρόνια τους συνδέονται με το μόριο C 60, το οποίο γίνεται αρνητικό ιόν. Το K 3 C 60 στα 18 K είναι υπεραγωγός.

Τα φουλερένια είναι ένα υλικό για λιθογραφία. Λόγω της ικανότητας να πολυμερίζονται υπό τη δράση δέσμης λέιζερ ή ηλεκτρονίων (ο βαθμός πολυμερισμού σε ορισμένες περιπτώσεις υπερβαίνει το 10 6) και να σχηματίζουν μια φάση αδιάλυτη σε οργανικούς διαλύτες, η χρήση φουλλερενίων ως ανθεκτικό για υπομικρο λιθογραφία είναι πολλά υποσχόμενη. Ταυτόχρονα, οι μεμβράνες φουλλερενίου αντέχουν σε σημαντική θέρμανση, δεν μολύνουν το υπόστρωμα και επιτρέπουν την ξηρή ανάπτυξη. Δεδομένου ότι τα πολυμερισμένα συμπλέγματα C 60 είναι τα ίδια ημιαγωγοί, αυτή η τεχνολογία μπορεί να είναι πολλά υποσχόμενη για τη δημιουργία τρανζίστορ μονού ηλεκτρονίου που λειτουργούν σε θερμοκρασία δωματίου. Για να γίνει αυτό, σε κενά σήραγγας που σχηματίζονται, για παράδειγμα, στην επιφάνεια του πυριτίου, μπορεί κανείς να προσπαθήσει να δημιουργήσει πολύ μικρές συστάδες C 60 λόγω πολυμερισμού δέσμης ηλεκτρονίων.

Χειρικότητα

Χειρικότητα- έλλειψη συμμετρίας ως προς τη δεξιά και την αριστερή πλευρά. Για παράδειγμα, αν η αντανάκλαση ενός αντικειμένου είναι ιδανικά επίπεδος καθρέφτηςδιαφέρει από το ίδιο το αντικείμενο, τότε το αντικείμενο είναι εγγενώς χειραλικότητα. Η μοριακή χειραλικότητα είναι η ιδιότητα ενός μορίου να είναι ασύμβατο με το δικό του εικόνα καθρέφτηοποιοσδήποτε συνδυασμός περιστροφών και κινήσεων μέσα τρισδιάστατο χώρο. Κάθε γεωμετρικό σχήμα που δεν πρέπει να ευθυγραμμίζεται με την ανάκλασή του ονομάζεται χειρόμορφο.

Τα χειρόμορφα μόρια αποτελούν τη βάση της ζωντανής φύσης, καθώς και πολλά λειτουργικά υλικά. Για παράδειγμα, όλα τα αμινοξέα που συνθέτουν τις πρωτεΐνες είναι χειρόμορφα (με εξαίρεση τη γλυκίνη). Αυτό ισχύει και για τα σάκχαρα - τα δομικά στοιχεία των υδατανθράκων και των νουκλεϊκών οξέων. Κατά συνέπεια, τα μακρομόρια που σχηματίζονται από αυτά είναι επίσης χειρόμορφα - τυπικά νανοαντικείμενα: πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα, υδατάνθρακες κ.λπ.

Η χειρομορφία είναι απαραίτητη στη σύνθεση πολύπλοκων ενώσεων με φαρμακευτικές ιδιότητες, κανονικών πολυμερών, υγρούς κρυστάλλους; Η απουσία κέντρου συμμετρίας είναι βασική προϋπόθεση για τη λήψη υλικών για μη γραμμικά οπτικά, σιδηροηλεκτρικά και πιεζοηλεκτρικά υλικά. Τα περισσότερα φυσικά δηλητήρια - πολυπεπτίδια και αλκαλοειδή - είναι επίσης χειρόμορφα και οι «αντίποδες» τους είναι πρακτικά ακίνδυνοι για το ανθρώπινο σώμα. Από την άλλη πλευρά, τα «αντίποδα» των φυσικών αμινοξέων και σακχάρων απλώς δεν απορροφώνται από τους ζωντανούς οργανισμούς και δεν αναγνωρίζονται καν. Μερικές φορές οι αντίποδες των φαρμακευτικών ουσιών είναι πολύ επικίνδυνοι· επομένως, στην παραγωγή φαρμάκων, χρησιμοποιούνται διάφοροι χειρόμορφοι παράγοντες για τον καθαρισμό των ουσιών που λαμβάνονται.

Φουλερένια - έννοια και τύποι. Ταξινόμηση και χαρακτηριστικά της κατηγορίας "Fullerenes" 2017, 2018.

Ιδιότητες ... Αλλά πρώτα πρώτα.

Στην αρχή - σχετικά με τον σουνγκίτη.

Ο Σουνγκίτης είναι ένα μαύρο ορυκτό που περιέχει 93-98% άνθρακα και έως 3-4% υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο, θείο και ενώσεις νερού. Η ορυκτή τέφρα περιέχει βανάδιο, μολυβδαίνιο, νικέλιο, βολφράμιο, σελήνιο. Το ορυκτό πήρε το όνομά του από το χωριό Σούνγκα στην Καρελία, όπου βρίσκονται τα κύρια κοιτάσματά του.

Ο σουνγκίτης σχηματίστηκε από οργανικά ιζήματα βυθού - σαπρόπελ - πριν από περίπου 600 εκατομμύρια χρόνια, και σύμφωνα με ορισμένες πηγές - πριν από 2 δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτά τα οργανικά ιζήματα (τα πτώματα των καρκινοειδών, των φυκιών και άλλων σαλιγκαριών), καλυμμένα από ψηλά με νέα στρώματα, σταδιακά συμπιέστηκαν, αφυδατώθηκαν και βυθίστηκαν στα βάθη της γης. Υπό την επίδραση της συμπίεσης και υψηλή θερμοκρασίαη διαδικασία της μεταμόρφωσης βρισκόταν σε εξέλιξη. Ως αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας, σχηματίστηκε άμορφος άνθρακας διεσπαρμένος στη μήτρα ορυκτών με τη μορφή σφαιριδίων-φουλλερενίων χαρακτηριστικών του σουνγκίτη.

Τώρα για τα φουλερένια

Τι είναι αυτό το φουλερένιο που περιέχει ο σουνγκίτης; Τα φουλερένια είναι μια από τις ποικιλίες άνθρακα. Έτσι, από το σχολείο θυμόμαστε ότι ο άνθρακας έχει διάφορες μορφές:

• διαμάντι,
• γραφίτης,
• κάρβουνο.

Τα φουλερένια είναι απλώς μια άλλη μορφή άνθρακα. Διαφέρει στο ότι τα μόρια φουλλερενίου είναι σφαιρίδια κανονικών πολύεδρων, που αποτελούνται από μόρια του ίδιου άνθρακα:

Γιατί όμως τα φουλερένια είναι τόσο χρήσιμα;

Τα φουλερένια χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία ημιαγωγών, για διάφορες μελέτες (οπτική, κβαντομηχανική), φωτοαντίσταση, στον τομέα των υπεραγωγών, στη μηχανική για την κατασκευή ουσιών για τη μείωση της τριβής, στην τεχνολογία μπαταριών, στη σύνθεση διαμαντιών, στην κατασκευή φωτομπαταρίες και πολλές άλλες βιομηχανίες. Εκ των οποίων το ένα είναι για την παρασκευή φαρμάκων.

Και πάλι επιστρέφουμε στην ερώτησή μας - γιατί τα φουλερένια είναι τόσο χρήσιμα? Εδώ μπορείτε να απευθυνθείτε στον Grigory Andrievsky, ο οποίος εργάζεται με μια ομάδα επιστημόνων στο Ινστιτούτο Θεραπείας της Ακαδημίας Ιατρικών Επιστημών της Ουκρανίας για αυτό ακριβώς το θέμα. Στην έρευνά του, ο επιστήμονας αποκάλυψε τι είναι τι.

Έτσι, τα φουλερένια στον σουνγκίτη είναι σε ειδική μορφή - ενυδατωμένα. Δηλαδή συνδέονται με το νερό και μπορούν να διαλυθούν στο νερό. Κατά συνέπεια, τα φουλερένια μπορούν να ξεπλυθούν από τον σουνγκίτη και να σχηματιστούν διάλυμα φουλερενίου- το μοναδικό ενεργή μορφήφουλερένιαγια σήμερα.

Περαιτέρω, Τα υδατικά διαλύματα φουλερενίων είναι ισχυρά αντιοξειδωτικά. Δηλαδή, όπως και οι βιταμίνες Ε και C (και άλλες ουσίες), βοηθούν τον οργανισμό αντιμετωπίσει τις ελεύθερες ρίζες- ουσίες που σχηματίζονται στο σώμα κατά τη διάρκεια φλεγμονωδών διεργασιών και αλληλεπιδρούν πολύ επιθετικά με τις γύρω ουσίες - καταστρέφοντας τις απαραίτητες για το σώμα δομές. Όμως, σε αντίθεση με τις βιταμίνες, τα φουλερένια δεν καταναλώνονται κατά την εξουδετέρωση των ελεύθερων ριζών - και μπορούν να τα καταστήσουν ασφαλή μέχρι να απομακρυνθούν από το σώμα με φυσικό τρόπο.

Αντίστοιχα, οι ποσότητες φουλερενίων που λειτουργούν αποτελεσματικά ως αντιοξειδωτικά μπορούν να βρεθούν στον οργανισμό σε πολύ μικρότερες ποσότητες από τις βιταμίνες. Σε σύγκριση με αυτούς

Τα φουλερένια μπορούν να δράσουν σε εξαιρετικά χαμηλές δόσεις.

Αντίστοιχα, χρησιμοποιώντας υδατικά διαλύματα φουλερενίων, μπορείτε να μειώσετε την ποσότητα των ελεύθερων ριζών στο σώμα - και να βοηθήσετε το σώμα να αντιμετωπίσει τις αρνητικές διεργασίες. Τι κάνει, στην πραγματικότητα, το νερό shungite - το ίδιο διάλυμα νερούφουλερένια.

Και μια πολύ σημαντική προσθήκη από τον Grigory Andrievsky για τις θεραπευτικές ιδιότητες των φουλερενίων σουνγκίτη:

Μέχρι στιγμής, έχουν γίνει μόνο πειράματα σε εθελοντές, συμπεριλαμβανομένου και εμένα. Επομένως, δεν πρέπει να προκαλεί κανείς αναταραχή και να εμπνέει μη ρεαλιστικές ελπίδες στους ασθενείς. Ναι, έχουμε πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα από τη βασική έρευνα, κυρίως σε ζώα και κυτταροκαλλιέργειες. Όμως, ενώ τα σκευάσματα και οι μέθοδοι δεν έχουν δοκιμαστεί και δοκιμαστεί σε εν ευθέτω χρόνω, δεν έχουμε ηθικό ή άλλο δικαίωμα να τους αποκαλούμε φάρμακακαι ιατρικές μεθόδους.

Και τέλος, στο νερό shungite

Σουνγκίτη νερό - επιστρέφουμε σε αυτό. Υπάρχουν δύο αντίθετες απόψεις σχετικά με την παρασκευή και τη χρήση του νερού σουνγκίτη.

Το πρώτο ανακοινώθηκε από τον Cand. χημ. Sciences O. V. Mosin (Κρατική Ακαδημία Καλών της Μόσχας χημική τεχνολογίατους. M. V. Lomonosov):

Νερό, εμποτισμένο με σουνγκίτη, γίνεται όχι μόνο καθαρό πόσιμο νερό, αλλά και ένα μοριακό-κολλοειδές διάλυμα ενυδατωμένων φουλερενίων, που ανήκουν σε μια νέα γενιά φαρμακευτικών και προφυλακτικών παραγόντων με πολύπλευρη επίδραση στον οργανισμό.

Η δεύτερη γνώμη για τη χρήση του σουνγκίτη εκφράζεται από τον διευθυντή του Ινστιτούτου Γεωλογίας του Καρελιανού Επιστημονικού Κέντρου της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών, Διδάκτωρ του Γεολ.-Μ. n. Vladimir Shchiptsov:

Το γεγονός ότι ο σουνγκίτης καθαρίζει το νερό έχει αποδειχθεί, αλλά μόνο εάν περιλαμβάνεται ως αναπόσπαστο μέρος ειδικών φίλτρων. Το νερό, που εγχύεται απλώς σε ένα κομμάτι ορυκτού, μπορεί να είναι ακόμη και επιβλαβές - ως αποτέλεσμα χημική αντίδρασηουσιαστικά σχηματίζεται ένα διάλυμα οξέος χαμηλής συγκέντρωσης.

Επομένως, για να προετοιμάσετε το νερό σουνγκίτη, πρέπει να επιμείνετε το νερό στο ορυκτό ή να το περάσετε από ειδικά φίλτρα; Ας εμβαθύνουμε στο θέμα. Και, δεδομένου ότι το νερό shungite είναι ένα υδατικό διάλυμα φουλερενίων, δεν θα ξεφύγουμε από αυτά.

Έτσι, τα φουλλερένια διαλύονται στο νερό με μεγάλη δυσκολία. Από την άλλη, εάν διαλυθούν, τότε γύρω από κάθε μπάλα φουλερενίου σχηματίζεται ένα πολυστρωματικό κέλυφος από σωστά διατεταγμένα μόρια νερού, περίπου σε δέκα μοριακές στοιβάδες. Αυτό το νερό, με άλλα λόγια, ένυδρο, κέλυφος γύρω από το μόριο φουλερενίου μπορεί να ονομαστεί δομημένο νερό.

Οι ιδιότητες του νερού που περιβάλλει ένα μόριο φουλερενίου διαφέρουν σημαντικά από το συνηθισμένο νερό. Και μοιάζει πολύ με το δεσμευμένο νερό στα κύτταρα του σώματος. Έτσι, σε ένα ζωντανό κύτταρο, στην πραγματικότητα, υπάρχει πολύ λίγο συνηθισμένο, οικείο σε εμάς δωρεάν νερό. Όλο το νερό είναι συνδεδεμένο με τα μόρια γύρω του. Και είναι κάπως σαν ζελέ. Μηχανισμός Εκπαίδευσης δεσμευμένο νερόστα κύτταρα είναι παρόμοιος με τον μηχανισμό σχηματισμού ενός υδατικού κελύφους γύρω από ένα μόριο φουλερενίου.

Έτσι, σε ένα διάλυμα νερού shungite, μπορούν να διακριθούν δύο τύποι νερού:

1. δομημένο νερό που περιβάλλει μόρια φουλερενίου (καθώς και οργανική ύλησε κύτταρα)
2. και δωρεάν νερό.

Όταν εξατμίζονται διαλύματα, το ελεύθερο νερό είναι αυτό που εξατμίζεται πρώτο. Το ίδιο κέλυφος νερού με χαμηλότερο σημείο τήξης σχηματίζεται γύρω από μόρια DNA σε ενζυμικά διαλύματα. Αυτό τους δίνει αντοχή τόσο στην κατάψυξη όσο και στη θέρμανση.

Λοιπόν, πίσω σε δύο διαφορετικούς τρόπους παρασκευής σουνγκίτη - εμβάπτιση και διέλευση από ένα στρώμα σουνγκίτη. Πώς διαφέρουν αυτές οι μέθοδοι; Διαφέρουν ως προς τον χρόνο επαφής. Δηλαδή, ο χρόνος κατά τον οποίο τα φουλερένια μπορούν να εγκαταλείψουν τη δομή του σουνγκίτη και να σχηματίσουν ένα υδατικό διάλυμα.

Όπως αναφέραμε προηγουμένως, Τα φουλερένια μπορούν να δράσουν σε εξαιρετικά χαμηλές δόσεις. Δηλαδή, για το σχηματισμό ενός πραγματικά αποτελεσματικού διαλύματος φουλλερενίων, αρκεί απλώς να περάσετε νερό μέσω του σουνγκίτη ή όχι πολύ μεγάλης διάρκειας έγχυση νερού σε σουνγκίτη.

Φυσικά, η ένταση της διάλυσης των φουλλερενίων από το σουνγκίτη εξαρτάται από τον βαθμό άλεσης των κόκκων σουνγκίτη. Έτσι, εάν έχετε ένα κομμάτι πέτρας βάρους ενός κιλού, τότε μπορείτε να εμποτίσετε νερό για μεγάλο χρονικό διάστημα 🙂

Δεδομένου ότι δεν υπάρχουν ολοκληρωμένες επιστημονικές μελέτες με σαφείς συστάσεις σχετικά με τη χρήση του σουνγκίτη, δεν υπάρχει ακριβές πρότυπο - πόσο καιρό πρέπει να εγχυθεί (φιλτράρεται) μέσω κόκκων τι μέγεθος shungite για να παρασκευαστεί ένα διάλυμα φουλλερενίων της επιθυμητής συγκέντρωσης.

Κατά συνέπεια, η μόνη διέξοδος για σήμερα είναι να πειραματιστείτε με το νερό shungite στον εαυτό σας.

Και ακούστε τα συναισθήματά σας. Και, φυσικά, να αλλάξει ο αντίκτυπος όταν η κατάσταση της υγείας επιδεινώνεται ή βελτιώνεται.

Γράψτε τα αποτελέσματα των πειραμάτων σας!