Fullerenes dalam alam semula jadi. Bentuk alotropik karbon yang diketahui

Fullerene C 60

Fullerene C 540

Fullerenes, buckyballs atau buckyballs- sebatian molekul yang tergolong dalam kelas bentuk alotropik karbon (yang lain ialah berlian, karbin dan grafit) dan mewakili polyhedra tertutup cembung, terdiri daripada bilangan atom karbon tiga selaras genap. Sambungan ini berhutang namanya kepada jurutera dan pereka Richard Buckminster Fuller, yang struktur geodetiknya dibina berdasarkan prinsip ini. Pada mulanya, kelas sendi ini terhad kepada struktur yang mengandungi hanya muka pentagonal dan heksagon. Ambil perhatian bahawa untuk kewujudan polyhedron tertutup yang dibina daripada n bucu yang membentuk hanya muka pentagonal dan heksagon, mengikut teorem Euler untuk polyhedra, yang menegaskan kesahihan kesamaan | n | − | e | + | f | = 2 (di mana | n | , | e| dan | f| masing-masing, bilangan bucu, tepi dan muka), syarat yang perlu ialah kehadiran tepat 12 muka pentagonal dan n/ 2 − 10 muka heksagon. Jika molekul fullerene, sebagai tambahan kepada atom karbon, termasuk atom unsur kimia lain, maka jika atom unsur kimia lain terletak di dalam sangkar karbon, fullerene tersebut dipanggil endohedral, jika di luar - exohedral.

Sejarah penemuan fullerenes

Ciri-ciri struktur fullerene

Dalam molekul fullerene, atom karbon terletak pada bucu heksagon dan pentagon biasa, yang membentuk permukaan sfera atau elipsoid. Wakil keluarga fullerene yang paling simetri dan paling banyak dikaji ialah fullerene (C 60), di mana atom karbon membentuk ikosahedron terpotong, terdiri daripada 20 heksagon dan 12 pentagon dan menyerupai bola sepak. Oleh kerana setiap atom karbon fullerene C 60 secara serentak tergolong dalam dua heksagon dan satu pentagon, maka semua atom dalam C 60 adalah setara, yang disahkan oleh spektrum resonans magnetik nuklear (NMR) isotop 13 C - ia mengandungi hanya satu baris. Walau bagaimanapun, tidak semua ikatan C-C adalah sama panjang. Ikatan C=C, iaitu sisi biasa untuk dua heksagon, ialah 1.39 , dan Sambungan C-C, biasa untuk heksagon dan pentagon, lebih panjang dan bersamaan dengan 1.44 Å. Di samping itu, ikatan jenis pertama adalah dua kali ganda, dan yang kedua adalah tunggal, yang penting untuk kimia C 60 fullerene.

Yang paling biasa seterusnya ialah C 70 fullerene, yang berbeza daripada C 60 fullerene dengan memasukkan tali pinggang 10 atom karbon ke dalam wilayah khatulistiwa C 60, akibatnya molekul C 70 memanjang dan menyerupai bola ragbi di dalamnya. bentuk.

Yang dipanggil fullerene yang lebih tinggi mengandungi lebih atom karbon (sehingga 400), terbentuk dalam kuantiti yang jauh lebih kecil dan selalunya mempunyai komposisi isomer yang agak kompleks. Antara fullerene tinggi yang paling banyak dikaji, seseorang boleh memilih C n , n=74, 76, 78, 80, 82 dan 84.

Sintesis fullerene

Fullerene pertama diasingkan daripada wap grafit pekat yang diperolehi oleh penyinaran laser sampel grafit pepejal. Malah, mereka adalah kesan bahan itu. Seterusnya langkah penting telah dibuat pada tahun 1990 oleh W. Kretschmer, Lamb, D. Huffman dan lain-lain, yang membangunkan kaedah untuk mendapatkan kuantiti gram fullerene dengan membakar elektrod grafit dalam arka elektrik dalam suasana helium pada tekanan rendah. . Dalam proses hakisan anod, jelaga yang mengandungi sejumlah fullerene menetap di dinding ruang. Selepas itu, adalah mungkin untuk memilih parameter optimum penyejatan elektrod (tekanan, komposisi atmosfera, arus, diameter elektrod), di mana hasil fullerene tertinggi dicapai, dengan purata 3-12% daripada bahan anod, yang akhirnya menentukan tingginya. kos fullerenes.

Pada mulanya, semua percubaan oleh penguji untuk mencari kaedah yang lebih murah dan lebih produktif untuk mendapatkan kuantiti gram fullerene (pembakaran hidrokarbon dalam nyalaan, sintesis kimia, dll.) Tidak membawa kepada kejayaan, dan kaedah "arka" kekal sebagai yang paling produktif. untuk masa yang lama (produktiviti adalah kira-kira 1 g / j) . Selepas itu, Mitsubishi berjaya menubuhkan pengeluaran industri fullerene dengan membakar hidrokarbon, tetapi fullerene tersebut mengandungi oksigen dan oleh itu kaedah arka masih merupakan satu-satunya kaedah yang sesuai untuk mendapatkan fullerene tulen.

Mekanisme pembentukan fullerene dalam arka masih tidak jelas, kerana proses yang berlaku di kawasan pembakaran arka secara termodinamik tidak stabil, yang sangat merumitkan pertimbangan teorinya. Ia tidak dapat dinafikan hanya ditubuhkan bahawa fullerene dipasang daripada atom karbon individu (atau serpihan C 2). Sebagai bukti, grafit 13 C yang sangat tulen digunakan sebagai elektrod anod, elektrod yang lain diperbuat daripada grafit 12 C biasa. Selepas pengekstrakan fullerene, ia ditunjukkan oleh NMR bahawa atom 12 C dan 13 C terletak secara rawak pada permukaan fullerene. Ini menunjukkan pereputan bahan grafit kepada atom individu atau serpihan peringkat atom dan pemasangan seterusnya menjadi molekul fullerene. Keadaan ini menjadikannya perlu untuk meninggalkan gambaran visual pembentukan fullerene akibat lipatan lapisan grafit atom ke dalam sfera tertutup.

Peningkatan yang agak pesat dalam jumlah pemasangan untuk pengeluaran fullerene dan kerja berterusan untuk memperbaiki kaedah penulenan mereka telah menyebabkan pengurangan ketara dalam kos C 60 dalam tempoh 17 tahun yang lalu - daripada $ 10,000 kepada $ 10-15 setiap gram, yang membawa mereka ke sempadan penggunaan industri sebenar mereka.

Malangnya, walaupun kaedah Huffman-Kretchmer (HK) telah dioptimumkan, tidak mungkin untuk meningkatkan hasil fullerene lebih daripada 10-20% daripada jumlah jisim grafit terbakar. Memandangkan kos produk awal yang agak tinggi, grafit, menjadi jelas bahawa kaedah ini mempunyai batasan asas. Ramai penyelidik percaya bahawa tidak mungkin untuk mengurangkan kos fullerene yang diperoleh dengan kaedah XC di bawah beberapa dolar per gram. Oleh itu, usaha beberapa kumpulan penyelidik adalah bertujuan untuk mencari kaedah alternatif untuk mendapatkan fullerene. Kejayaan terbesar dalam bidang ini dicapai oleh syarikat Mitsubishi, yang, seperti yang dinyatakan di atas, berjaya mewujudkan pengeluaran industri fullerene dengan membakar hidrokarbon dalam api. Kos fullerene tersebut adalah kira-kira $5/gram (2005), yang tidak menjejaskan kos fullerene arka elektrik.

Perlu diingatkan bahawa kos fullerene yang tinggi ditentukan bukan sahaja oleh hasil yang rendah semasa pembakaran grafit, tetapi juga oleh kesukaran mengasingkan, menulen, dan memisahkan fullerene pelbagai jisim daripada karbon hitam. Pendekatan biasa adalah seperti berikut: jelaga yang diperoleh dengan membakar grafit dicampur dengan toluena atau pelarut organik lain (mampu melarutkan fullerene dengan berkesan), kemudian campuran itu ditapis atau disentrifugasi, dan larutan yang tinggal disejat. Selepas mengeluarkan pelarut, mendakan kristal halus gelap kekal - campuran fullerene, biasanya dipanggil fullerite. Komposisi fullerite termasuk pelbagai pembentukan kristal: kristal kecil molekul C 60 dan C 70 dan hablur C 60 /C 70 adalah penyelesaian pepejal. Di samping itu, fullerite sentiasa mengandungi sejumlah kecil fullerene yang lebih tinggi (sehingga 3%). Pengasingan campuran fullerene kepada pecahan molekul individu dijalankan menggunakan kromatografi cecair pada lajur dan kromatografi cecair tekanan tinggi (HPLC). Yang terakhir ini digunakan terutamanya untuk menganalisis ketulenan fullerene terpencil, kerana sensitiviti analisis kaedah HPLC adalah sangat tinggi (sehingga 0.01%). Akhir sekali, peringkat terakhir ialah penyingkiran sisa pelarut daripada sampel fullerene pepejal. Ia dijalankan dengan mengekalkan sampel pada suhu 150-250 o C dalam vakum dinamik (kira-kira 0.1 Torr).

Sifat fizikal dan nilai gunaan fullerene

Fullerite

Sistem pekat yang terdiri daripada molekul fullerene dipanggil fullerite. Sistem yang paling dikaji seumpama ini ialah kristal C 60, kurang - sistem C 70 kristal. Kajian tentang kristal fullerene yang lebih tinggi terhalang oleh kerumitan penyediaannya. Atom karbon dalam molekul fullerene dihubungkan oleh ikatan σ- dan π, manakala tiada ikatan kimia (dalam erti kata biasa) antara molekul fullerene individu dalam kristal. Oleh itu, dalam sistem pekat, molekul individu mengekalkan keperibadian mereka (yang penting apabila mempertimbangkan struktur elektronik kristal). Molekul dipegang dalam kristal oleh daya van der Waals, yang sebahagian besarnya menentukan sifat makroskopik pepejal C 60 .

Pada suhu bilik, kristal C 60 mempunyai kekisi kubik (fcc) berpusat muka dengan pemalar 1.415 nm, tetapi apabila suhu menurun, peralihan fasa tertib pertama berlaku (T cr ≈ 260 K) dan kristal C 60 menukar strukturnya kepada satu kubik ringkas (pemalar kekisi 1.411 nm) . Pada suhu T > Tcr, molekul C 60 berputar secara rawak mengelilingi pusat keseimbangannya, dan apabila ia jatuh ke suhu kritikal, kedua-dua paksi putaran dibekukan. Pembekuan lengkap putaran berlaku pada 165 K. Struktur kristalС 70 pada suhu susunan suhu bilik dikaji secara terperinci dalam kerja. Seperti berikut daripada hasil kerja ini, kristal jenis ini mempunyai kekisi berpusat badan (bcc) dengan campuran kecil fasa heksagon.

Sifat optik tak linear bagi fullerene

Analisis struktur elektronik fullerene menunjukkan kehadiran sistem π-elektron, yang mana terdapat nilai kerentanan tak linear yang besar. Fullerenes sememangnya mempunyai tak linear sifat optik. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh simetri tinggi molekul C 60, penjanaan harmonik kedua hanya mungkin apabila asimetri dimasukkan ke dalam sistem (contohnya, oleh medan elektrik luaran). Dari sudut pandangan praktikal, kelajuan tinggi (~250 ps), yang menentukan penindasan generasi harmonik kedua, adalah menarik. Selain itu, C 60 fullerene juga mampu menghasilkan harmonik ketiga.

Satu lagi kawasan yang mungkin untuk penggunaan fullerene dan, pertama sekali, C 60 ialah pengatup optik. Kemungkinan menggunakan bahan ini untuk panjang gelombang 532 nm telah ditunjukkan secara eksperimen. Masa tindak balas yang singkat memungkinkan untuk menggunakan fullerene sebagai pengehad sinaran laser dan suis Q. Walau bagaimanapun, atas beberapa sebab, sukar untuk fullerene bersaing di sini dengan bahan tradisional. Harga tinggi, kesukaran dengan penyebaran fullerene dalam gelas, keupayaan untuk mengoksida dengan cepat dalam udara, pekali tidak rekod kerentanan tak linear, ambang had yang tinggi sinaran optik(tidak sesuai untuk perlindungan mata) buat kesukaran yang serius terhadap bahan yang bersaing.

Mekanik kuantum dan fullerene

Fullerene terhidrat (HyFn); (C 60 @ (H 2 O) n)

Larutan akueus C 60 HyFn

C 60 - C 60 HyFn fullerene adalah kompleks supramolekul hidrofilik yang kuat yang terdiri daripada molekul C 60 fullerene yang disertakan dalam cangkerang penghidratan pertama, yang mengandungi 24 molekul air: C 60 @(H 2 O) 24 . Cangkang penghidratan terbentuk kerana interaksi penderma-penerima pasangan tunggal molekul oksigen oksigen dalam air dengan pusat penerima elektron pada permukaan fullerene. Pada masa yang sama, molekul air yang berorientasikan berhampiran permukaan fullerene disambungkan oleh rangkaian volumetrik ikatan hidrogen. Saiz C 60 HyFn sepadan dengan 1.6-1.8 nm. Pada masa ini, kepekatan maksimum C 60 , dalam bentuk C 60 HyFn, yang telah dicipta dalam air adalah bersamaan dengan 4 mg/ml. Foto larutan akueus C 60 HyFn dengan kepekatan C 60 0.22 mg/ml di sebelah kanan.

Fullerene sebagai bahan untuk teknologi semikonduktor

Hablur fullerene molekul ialah semikonduktor dengan jurang jalur ~1.5 eV dan sifatnya hampir sama dengan semikonduktor lain. Oleh itu, beberapa kajian telah dikaitkan dengan penggunaan fullerene sebagai bahan baru untuk aplikasi tradisional dalam elektronik: diod, transistor, fotosel, dll. Di sini, kelebihan mereka berbanding silikon tradisional ialah masa tindak balas foto yang singkat (unit NS). Walau bagaimanapun, kesan oksigen pada kekonduksian filem fullerene ternyata menjadi kelemahan yang ketara dan, akibatnya, keperluan timbul untuk salutan pelindung. Dalam pengertian ini, adalah lebih menjanjikan untuk menggunakan molekul fullerene sebagai peranti skala nano bebas dan, khususnya, sebagai elemen penguat.

Fullerene sebagai photoresist

Di bawah tindakan sinaran yang boleh dilihat (> 2 eV), ultraviolet dan sinaran panjang gelombang yang lebih pendek, fullerene berpolimer dan dalam bentuk ini tidak dibubarkan oleh pelarut organik. Sebagai ilustrasi penggunaan photoresist fullerene, seseorang boleh memberi contoh mendapatkan resolusi submikron (≈20 nm) dengan mengetsa silikon dengan pancaran elektron menggunakan topeng filem C 60 berpolimer.

Aditif Fullerene untuk Pertumbuhan Filem Berlian dengan Kaedah CVD

Satu lagi kemungkinan yang menarik permohonan praktikal ialah penggunaan bahan tambah fullerene dalam pertumbuhan filem berlian dengan kaedah CVD (Chemical Vapor Deposition). Pengenalan fullerene ke dalam fasa gas adalah berkesan dari dua sudut pandangan: peningkatan kadar pembentukan teras berlian pada substrat dan bekalan blok bangunan dari fasa gas ke substrat. Serpihan C 2 bertindak sebagai blok bangunan, yang ternyata menjadi bahan yang sesuai untuk pertumbuhan filem berlian. Telah ditunjukkan secara eksperimen bahawa kadar pertumbuhan filem berlian mencapai 0.6 µm/j, iaitu 5 kali lebih tinggi daripada tanpa penggunaan fullerene. Untuk persaingan sebenar antara berlian dan semikonduktor lain dalam mikroelektronik, adalah perlu untuk membangunkan kaedah heteroepitaksi filem berlian, tetapi pertumbuhan filem kristal tunggal pada substrat bukan berlian kekal sebagai masalah yang tidak dapat diselesaikan. Satu daripada cara yang mungkin Penyelesaian kepada masalah ini ialah penggunaan lapisan penampan fullerene di antara substrat dan filem berlian. Prasyarat untuk penyelidikan ke arah ini ialah lekatan fullerene yang baik pada kebanyakan bahan. Peruntukan ini amat relevan berkaitan dengan penyelidikan intensif tentang berlian untuk kegunaannya dalam mikroelektronik generasi akan datang. Prestasi tinggi (kelajuan drift tepu tinggi); Kekonduksian terma dan rintangan kimia yang tertinggi dari mana-mana bahan yang diketahui menjadikan berlian sebagai bahan yang menjanjikan untuk generasi elektronik akan datang.

Sebatian superkonduktor dengan C 60

Kristal fullerene molekul adalah semikonduktor, bagaimanapun, pada awal tahun 1991 didapati bahawa pendopan pepejal C 60 dengan sejumlah kecil logam alkali membawa kepada pembentukan bahan dengan kekonduksian logam, yang pada suhu rendah melepasi superkonduktor. Doping dengan 60 dihasilkan dengan merawat kristal dengan wap logam pada suhu beberapa ratus darjah Celsius. Dalam kes ini, struktur jenis X 3 C 60 terbentuk (X ialah atom logam alkali). Logam bersilang pertama ialah kalium. Peralihan sebatian K 3 C 60 kepada keadaan superkonduktor berlaku pada suhu 19 K. Ini adalah nilai rekod untuk superkonduktor molekul. Tidak lama kemudian telah ditubuhkan bahawa banyak fullerite yang didopkan dengan atom mempunyai superkonduktiviti. logam alkali dalam nisbah sama ada X 3 C 60 atau XY 2 C 60 (X, Y - atom logam alkali). Pemegang rekod antara superkonduktor suhu tinggi (HTSC) jenis ini ialah RbCs 2 C 60 - T cr =33 K.

Pengaruh aditif kecil jelaga fullerene pada sifat anti geseran dan antihaus PTFE

Perlu diingatkan bahawa kehadiran C 60 fullerene dalam pelincir mineral memulakan pembentukan filem fullerene-penuh dimensi pelindung 100 nm tebal pada permukaan counterbody. Filem yang terbentuk melindungi daripada degradasi terma dan oksidatif, meningkatkan jangka hayat unit geseran dalam situasi kecemasan sebanyak 3-8 kali, kestabilan haba pelincir sehingga 400-500ºС dan kapasiti galas unit geseran sebanyak 2-3 kali, mengembangkan julat tekanan kerja unit geseran sebanyak 1.5 -2 kali, mengurangkan masa berjalan masuk badan kaunter.

Aplikasi lain fullerenes

Aplikasi menarik lain termasuk penumpuk dan bateri elektrik, di mana aditif fullerene digunakan dalam satu cara atau yang lain. Bateri ini adalah berdasarkan katod litium yang mengandungi fullerene berinterkala. Fullerene juga boleh digunakan sebagai bahan tambahan untuk menghasilkan berlian tiruan menggunakan kaedah tekanan tinggi. Dalam kes ini, hasil berlian meningkat sebanyak ≈30%. Fullerene juga boleh digunakan di farmasi untuk mencipta ubat baru. Di samping itu, fullerene telah menemui aplikasi sebagai bahan tambahan dalam cat kalis api intumescent (intumescent). Oleh kerana pengenalan fullerene, cat membengkak di bawah pengaruh suhu semasa kebakaran, lapisan buih-kok yang agak padat terbentuk, yang beberapa kali meningkatkan masa pemanasan ke suhu kritikal struktur yang dilindungi. Juga, fullerene dan pelbagai derivatif kimianya digunakan dalam kombinasi dengan polimer semikonduktor polikonjugasi untuk pembuatan sel suria.

Sifat kimia fullerene

Fullerenes, walaupun ketiadaan atom hidrogen, yang boleh diganti seperti dalam kes biasa

Fullerene wujud di mana-mana di Alam Semula Jadi, dan terutamanya di mana terdapat karbon dan tenaga tinggi. Mereka wujud berhampiran bintang karbon, di ruang antara bintang, di tempat di mana kilat menyambar, berhampiran kawah gunung berapi, dan terbentuk apabila gas dibakar di dalam dapur gas rumah atau dalam nyalaan pemetik api biasa.

Fullerene juga terdapat di tempat pengumpulan batu karbon purba. Tempat istimewa tergolong dalam mineral Karelian - shungite. Batu-batu ini, mengandungi sehingga 80% karbon tulen, berumur kira-kira 2 bilion tahun. Sifat asal usul mereka masih belum jelas. Salah satu andaian ialah kejatuhan meteorit karbon yang besar.

Fullerenes dalam Shungites Stone adalah topik yang dibincangkan secara meluas dalam banyak orang penerbitan bercetak dan pada halaman web. Terdapat banyak pendapat yang bercanggah mengenai perkara ini, yang berkaitan dengannya kedua-dua pembaca dan pengguna produk shungite mempunyai banyak soalan. Adakah shungites benar-benar mengandungi bentuk molekul karbon - fullerene? Adakah ubat "Marcial waters" mengandungi fullerene? Adakah mungkin untuk minum air yang diselitkan dengan shungite, dan apakah faedahnya? Berdasarkan pengalaman penyelidikan saintifik kami tentang sifat-sifat pelbagai shungites, di bawah kami membentangkan pendapat kami tentang perkara ini dan beberapa soalan lazim yang lain.

Pada masa ini, produk yang dihasilkan menggunakan shungite Karelian telah meluas. Ini adalah pelbagai penapis untuk rawatan air, piramid, loket, produk yang melindungi daripada sinaran elektromagnet, pes dan hanya kerikil shungite dan banyak jenis produk lain yang ditawarkan sebagai cara pencegahan, terapeutik dan meningkatkan kesihatan. Pada masa yang sama, sebagai peraturan, tahun lepas sifat perubatan pelbagai jenis shungite dikaitkan dengan fullerene yang terkandung di dalamnya.

Tidak lama selepas penemuan fullerene pada tahun 1985, the carian aktif mereka dalam alam semula jadi. Fullerenes telah ditemui dalam shungite Karelian, seperti yang dilaporkan dalam pelbagai penerbitan saintifik. Seterusnya, kami telah membangunkan pendekatan metodologi alternatif untuk mengasingkan fullerene daripada shungite dan membuktikan kehadirannya. Kajian menganalisis sampel yang diambil di kawasan Zaonezhye yang berbeza, di mana batu shungite berlaku. Sebelum analisis, sampel shungite dihancurkan kepada keadaan terpencar mikro.

Ingat bahawa shungite adalah kekisi silikat kerawang, lompangnya diisi dengan karbon shungite, yang dalam strukturnya adalah hasil perantaraan antara karbon amorf dan grafit. Juga dalam karbon shungite terdapat sebatian berat molekul rendah dan tinggi organik semula jadi (NONVS) yang tidak dapat dijelaskan. komposisi kimia. Shungite berbeza dalam komposisi asas mineral (aluminosilicate, siliceous, karbonat) dan komposisi karbon schungite. Shungit dibahagikan kepada karbon rendah (sehingga 5% C), karbon sederhana (5-25% C) dan karbon tinggi (25-80% C). Selepas pembakaran lengkap shungite dalam abu, sebagai tambahan kepada silikon, Fe, Ni, Ca, Mg, Zn, Cd, V, Mo, Cu, Ce, As, W dan unsur-unsur lain dijumpai.

Fullerene dalam karbon shungite adalah dalam bentuk kompleks penerima penderma kutub khas dengan PONVS. Oleh itu, pengekstrakan berkesan fullerene daripadanya dengan pelarut organik, sebagai contoh, toluena, di mana fullerene sangat larut, tidak berlaku, dan pilihan kaedah pengekstrakan sedemikian sering membawa kepada keputusan yang bercanggah tentang kehadiran sebenar fullerene dalam shungite .

Dalam hal ini, kami telah membangunkan satu kaedah untuk pengekstrakan ultrasonik bagi serakan bahan pencuci air shungite, diikuti dengan pemindahan fullerene daripada medium polar kepada fasa pelarut organik. Selepas beberapa peringkat pengekstrakan, kepekatan dan penulenan, adalah mungkin untuk mendapatkan larutan dalam heksana, spektrum UV dan IR yang merupakan ciri spektrum C 60 fullerene tulen. Juga, isyarat yang jelas dalam spektrum jisim dengan m/z = 720 (Rajah di bawah) adalah pengesahan yang tidak jelas tentang kehadiran hanya С60 fullerene dalam shungites.

252 Cf-PD spektrum jisim ekstrak shungite. Isyarat pada 720 a.m.u. ialah С60 fullerene, dan isyarat pada 696, 672 adalah pemecahan ciri ion С60 fullerene yang terbentuk di bawah keadaan pengionan desorpsi plasma.

Walau bagaimanapun, kami mendapati bahawa tidak setiap sampel shungite mengandungi fullerene. Daripada semua sampel shungite yang diberikan kepada kami oleh Institut Geologi Pusat Saintifik Karelian Akademi Sains Rusia (Petrozavodsk, Rusia) dan dipilih dari kawasan yang berbeza kejadian batu shungite, C 60 fullerene hanya ditemui dalam satu sampel shungite karbon tinggi yang mengandungi lebih daripada 80% karbon. Selain itu, ia mengandungi kira-kira 0.04 wt. %. Daripada ini kita boleh menyimpulkan bahawa tidak setiap sampel shungite mengandungi fullerene, sekurang-kurangnya dalam jumlah yang tersedia untuk pengesanannya dengan kaedah analisis fizikal dan kimia moden yang sangat sensitif.

Seiring dengan ini, diketahui umum bahawa shungites boleh mengandungi sejumlah besar kekotoran, termasuk ion logam polivalen berat. Oleh itu, air yang diselitkan dengan shungite mungkin mengandungi kekotoran toksik yang tidak diingini.

Tetapi mengapa air Marcial (Karelian air semula jadi melalui batuan shungite-bearing) mempunyai sifat biologi yang begitu unik. Ingat bahawa walaupun pada zaman Peter I, dan atas inisiatif peribadinya, mata air penyembuhan "Marcial Waters" dibuka di Karelia (untuk butiran lanjut, lihat). Untuk masa yang lama, tiada siapa yang dapat menjelaskan sebab sifat penyembuhan khas sumber ini. Diandaikan bahawa peningkatan kandungan besi di perairan ini adalah punca kesan penyembuhan. Walau bagaimanapun, terdapat banyak sumber yang mengandungi besi di Bumi, tetapi, sebagai peraturan, kesan penyembuhan daripada pengambilannya agak terhad. Hanya selepas penemuan fullerene dalam batuan shungite di mana sumbernya mengalir, timbul andaian bahawa fullerene adalah sebab utama, intipati kesan terapeutik perairan Martial.

Sesungguhnya, air yang melalui lapisan batu shungite "dicuci" untuk masa yang lama tidak mengandungi sebarang kekotoran berbahaya yang ketara. Air "tepu" dengan struktur yang diberikan oleh batu itu. Fullerene yang terkandung dalam shungite menyumbang kepada susunan struktur air dan pembentukan gugusan hidrat seperti fullerene di dalamnya dan pemerolehan sifat biologi unik perairan Martial. Shungite doped dengan fullerene adalah sejenis penstruktur semula jadi air yang melaluinya. Pada masa yang sama, tiada siapa yang masih dapat mengesan fullerene di perairan Marcial atau dalam infusi air shungite: sama ada mereka tidak dibasuh daripada shungite, atau jika mereka dibasuh, maka dalam kuantiti yang sedikit yang tidak dikesan dengan mana-mana kaedah yang diketahui. Di samping itu, diketahui bahawa fullerene tidak larut secara spontan dalam air. Dan jika molekul fullerene terkandung dalam air Martial, maka sifat bergunanya akan dipelihara untuk masa yang sangat lama. Walau bagaimanapun, ia hanya aktif untuk masa yang singkat. Serta "air cair", tepu dengan gugusan, struktur seperti ais, air Marcial, yang mengandungi struktur seperti fullerene yang memberi kehidupan, mengekalkan sifatnya selama beberapa jam sahaja. Apabila menyimpan air Martial, serta "dicairkan", mengarahkan gugusan air memusnahkan diri dan air memperoleh sifat struktur seperti air biasa. Oleh itu, tidak masuk akal untuk menuangkan air tersebut ke dalam bekas dan menyimpannya untuk masa yang lama. Ia tidak mempunyai unsur pembentuk struktur dan sokongan struktur, C60 fullerene dalam keadaan terhidrat, yang mampu mengekalkan gugusan air yang dipesan untuk masa yang lama dengan sewenang-wenangnya. Dalam erti kata lain, agar air dapat mengekalkan struktur gugusan semula jadi untuk masa yang lama, kehadiran berterusan faktor pembentuk struktur di dalamnya adalah perlu. Untuk ini, molekul fullerene adalah optimum, seperti yang telah kita lihat selama bertahun-tahun, mengkaji sifat unik C 60 fullerene terhidrat.

Semuanya bermula pada tahun 1995, apabila kami membangunkan kaedah untuk mendapatkan penyelesaian molekul-koloid fullerene terhidrat dalam air. Pada masa yang sama, kami berkenalan dengan sebuah buku yang menceritakan tentang sifat luar biasa Perairan Bela Diri. Kami cuba menghasilkan semula intipati semula jadi Perairan Martial keadaan makmal. Untuk ini, air dengan tahap penulenan yang tinggi digunakan, yang menurut teknologi khas, fullerene C 60 terhidrat telah ditambah dalam dos yang sangat kecil. Selepas itu, pelbagai ujian biologi mula dijalankan pada peringkat biomolekul individu, sel hidup dan keseluruhan organisma. Hasilnya sangat mengagumkan. Dalam hampir mana-mana patologi, kami mendapati hanya kesan biologi positif tindakan air dengan terhidrat C 60 fullerene, dan kesan penggunaannya bukan sahaja bertepatan sepenuhnya, malah melebihi dalam banyak parameter, kesan yang diterangkan untuk perairan Martial kembali dalam zaman Peter. Banyak perubahan patologi dalam organisma hidup hilang, dan ia kembali ke keadaan normal dan sihat. Tetapi ini bukan ubat tindakan yang disasarkan dan bukan sebatian kimia asing, tetapi hanya sebiji bola karbon yang dilarutkan dalam air. Lebih-lebih lagi, seseorang mendapat tanggapan bahawa fullerene C 60 terhidrat membantu untuk kembali ke " keadaan normal» sebarang perubahan negatif dalam badan akibat pemulihan dan penyelenggaraan struktur yang dihasilkannya, sebagai matriks, dalam proses kelahiran kehidupan.

Oleh itu, nampaknya, bukan kebetulan bahawa Orlov A.D. dalam bukunya "Shungite - batu air tulen., membandingkan sifat shungite dan fullerenes, bercakap tentang yang terakhir sebagai intipati kesihatan.

1. Buseck et al. Fullerenes dari Persekitaran Geologi. Sains 10 Julai 1992: 215-217. DOI: 10.1126/sains.257.5067.215.
2. N.P. Yushkin. Struktur supramolekul globular shungite: mengimbas data mikroskop terowong. DAN, 1994, v. 337, no 6 hlm. 800-803.
3. V.A. Reznikov. Yu.S. Polekhovsky. Karbon shungite amorfus ialah persekitaran semula jadi untuk pembentukan fullerene. Surat kepada ZhTF. 2000. v. 26. c. 15. hlm.94-102.
4. Peter R. Buseck. Fullerene geologi: semakan dan analisis. Surat Sains Bumi dan Planet V 203, I 3-4, 15 November 2002, Halaman 781-792
5.N.N. Rozhkova, G. V. Andrievsky. Sistem koloid akueus berasaskan karbon shungite dan pengekstrakan fullerene daripadanya. Bengkel Antarabangsa Dwitahunan Ke-4 di Rusia "Fullerenes and Atomic Clusters" IWFAC"99 Oktober 4 - 8, 1999, St. Petersburg, Rusia. Book of Abstracts, hlm.330.
6. N.N. Rozhkova, G.V. Andrievsky. Fullerene dalam karbon shungite. Sab. saintifik Prosiding Antarabangsa Simposium "Fullerenes and fullerene-like structures": 5-8 Jun 2000, BSU, Minsk, 2000, ms 63-69.
7. N.N. Rozhkova, G.V. Andrievsky. Nanocolloid karbon Shungite. pengekstrakan fullerene dengan pelarut berair. Sab. saintifik Prosiding III seminar antarabangsa"Mineralogi dan kehidupan: homolog biomineral", 6-8 Jun 2000, Syktyvkar, Rusia, Geoprint, 2000, ms.53-55.
8. S.A. Vishnevsky. Kawasan perubatan Karelia. Rumah Penerbitan Negeri Karelian ASSR, Petrozavodsk, 1957, 57 p.
9. Fullerenes: Intisari Kesihatan. Bab pada hlm. 79-98 dalam buku: A.D. Orlov. "Shungite - batu air tulen." Moscow-St. Petersburg: "DILYa Publishing House", 2004. - 112 p.; dan di Internet di tapak (www.golkom.ru/book/36.html).

Ahli fizik dan ahli kimia telah menemui banyak aplikasi untuk fullerene: ia digunakan dalam sintesis sebatian baru dalam optik dan dalam pengeluaran konduktor. Mengenai sifat biologi fullerene, data samar-samar telah diterima untuk masa yang lama: ahli biologi sama ada mengisytiharkannya sebagai toksik, atau menemui sifat antioksidan fullerene dan mencadangkan menggunakannya dalam rawatan penyakit serius seperti asma bronkial.

Tikus berumur panjang

Pada tahun 2012, penerbitan diterbitkan yang menarik perhatian ahli gerontologi - pakar yang menangani masalah penuaan. Dalam kerja ini, Tarek Baati et al.* menunjukkan hasil yang mengagumkan - tikus yang diberi suspensi fullerene dalam minyak zaitun hidup dua kali lebih lama daripada biasa, dan, sebagai tambahan, menunjukkan peningkatan rintangan kepada faktor toksik (seperti karbon tetraklorida). Ketoksikan sebatian ini adalah disebabkan oleh keupayaannya untuk menjana spesies oksigen reaktif (ROS), yang bermaksud bahawa kesan biologi fullerene berkemungkinan besar boleh dijelaskan oleh sifat antioksidannya (keupayaan untuk "memintas" dan menyahaktifkan ROS).

* - "Biomolekul" telah pun bercakap tentang perkara ini secara terperinci: « » . - Ed.

Hubungan spesies oksigen reaktif dengan proses yang berlaku semasa penuaan kini hampir tidak diragui. Sejak 60-an abad kedua puluh, apabila teori penuaan radikal bebas dirumuskan, dan sehingga kini, jumlah data yang mengesahkan sudut pandangan ini hanya terkumpul. Walau bagaimanapun, sehingga kini, tiada antioksidan - baik semula jadi mahupun sintetik - tidak memberikan peningkatan yang begitu ketara dalam jangka hayat haiwan eksperimen, seperti dalam eksperimen Baati dan rakan sekerja. Malah direka khas oleh pasukan yang diketuai oleh Ahli Akademik Skulachev "tindakan sasaran" antioksidan - yang dipanggil "ion Skulachev", atau sebatian siri SkQ - menunjukkan kesan yang kurang ketara.

Bahan-bahan ini adalah molekul bercas positif lipofilik dengan "ekor" antioksidan yang melekat, yang, disebabkan oleh strukturnya, dapat terkumpul dalam mitokondria (di dalam organel sel eukariotik inilah spesies oksigen reaktif dihasilkan). Walau bagaimanapun, sebatian siri SkQ memanjangkan hayat tikus eksperimen hanya sebanyak 30% secara purata.

Rajah 2. Ditinggalkan- seekor tetikus, penuaan yang diperlahankan kerana pengambilan "ion Skulachev", di sebelah kanan- tetikus daripada kumpulan kawalan.

Mengapa fullerene ternyata sangat berkesan dalam memerangi penuaan?

Setelah bertanya soalan ini, kami mula mempertimbangkan kemungkinan wujudnya mekanisme tambahan tindakan biologi fullerene - sebagai tambahan kepada antioksidan yang sudah diketahui. Petunjuk itu ditemui dalam kajian salah satu sebatian siri SkQ - SkQR1, yang mengandungi residu rhodamine. Kompaun ini tergolong dalam kumpulan protonofor- molekul yang mampu mengangkut proton dari ruang antara membran melalui membran ke dalam matriks mitokondria, dengan itu mengurangkan potensi transmembran (Δψ). Seperti yang diketahui, ia adalah potensi ini, yang wujud disebabkan oleh perbezaan kandungan proton mengikut sisi yang berbeza membran, dan memastikan penghasilan tenaga dalam sel. Walau bagaimanapun, ia juga merupakan sumber penjanaan ROS. Pada dasarnya, spesies oksigen reaktif di sini adalah serupa dengan "sisa toksik" daripada pengeluaran tenaga. Walaupun ia mempunyai beberapa fungsi yang berguna, ROS terutamanya merupakan sumber kerosakan kepada DNA, lipid, dan banyak struktur intraselular.

Rajah 3 Skim struktur mitokondria ( ditinggalkan), pemindahan proton oleh asid organik - "uncoupler lembut" ( di tengah) - dan dinitrophenol - yang paling terkenal daripada "uncouplers" ( di sebelah kanan).

Terdapat bukti bahawa penurunan sedikit dalam potensi transmembran mitokondria mungkin bermanfaat untuk sel. Mengurangkannya sebanyak 10% sahaja membawa kepada pengurangan pengeluaran ROS sebanyak 10 kali ganda! Terdapat apa yang dipanggil "uncouplers lembut" yang meningkatkan kekonduksian proton membran, mengakibatkan "uncoupler" pernafasan dan fosforilasi ATP.

Mungkin "uncoupler" yang paling terkenal ialah DNF, atau 2,4-dinitrophenol (Rajah 3). Pada 30-an abad kedua puluh, ia sangat aktif digunakan dalam rawatan obesiti. Sebenarnya, dinitrophenol adalah "pembakar lemak" pertama yang digunakan dalam perubatan rasmi. Di bawah tindakannya, sel beralih ke laluan metabolik alternatif, memulakan "pembakaran" lemak, dan tenaga yang diterima oleh sel tidak disimpan dalam ATP, seperti biasa, tetapi dipancarkan dalam bentuk haba.

Pencarian untuk cara mudah untuk menurunkan berat badan akan sentiasa relevan, selagi wakil Homo sapiens akan bimbang tentang penampilan mereka; walau bagaimanapun, yang lebih menarik untuk kajian kami adalah hakikat bahawa "penyalah gandingan lembut" sedemikian mengurangkan pengeluaran ROS dan, dalam dos yang kecil, boleh membantu memanjangkan hayat.

Persoalannya timbul - bolehkah fullerenes, sebagai tambahan kepada sifat antioksidan, juga mempamerkan sifat "pembawa" proton, dengan itu bertindak dari dua sisi sekaligus? Lagipun, molekul fullerene sfera berongga dari dalam, yang bermaksud bahawa zarah kecil, seperti proton, boleh dimuatkan dengan mudah di dalamnya.

Permodelan dalam silico: apa yang dilakukan oleh ahli fizik

Untuk menguji hipotesis ini, pasukan REC "Struktur Nanodimensi Jirim" melakukan pengiraan yang kompleks. Seperti dalam cerita dengan penemuan fullerene, dalam kajian kami pemodelan komputer mendahului eksperimen. Simulasi kemungkinan penembusan proton ke dalam fullerene dan pengagihan cas dalam sistem sedemikian telah dijalankan berdasarkan teori fungsi ketumpatan (DFT). Ia adalah alat pengiraan kimia kuantum yang digunakan secara meluas yang membolehkan anda mengira sifat molekul dengan ketepatan yang tinggi.

Semasa simulasi, satu atau beberapa proton diletakkan di luar fullerene, dan kemudian konfigurasi yang paling optimum dikira - satu di mana jumlah tenaga sistem akan menjadi minimum. Keputusan pengiraan menunjukkan bahawa proton boleh menembusi dalam fullerene! Ternyata sehingga enam proton boleh terkumpul di dalam molekul C 60 pada masa yang sama, tetapi yang ketujuh dan seterusnya tidak akan dapat menembusi ke dalam dan akan menolak - hakikatnya ialah fullerene "dicas" dengan proton memperoleh cas positif (dan, seperti yang anda tahu, zarah bercas serupa menolak ).

Rajah 4. Taburan cas positif di dalam sistem "fullerene + proton". Dari kiri ke kanan: dua, empat atau enam proton di dalam fullerene. Warna menunjukkan taburan cas: dari neutral ( merah) kepada sedikit positif ( biru).

Ini berlaku kerana proton yang menembusi dalam "bola" fullerene menarik awan elektron atom karbon ke arah diri mereka sendiri, yang membawa kepada pengagihan semula cas dalam sistem "proton + fullerene". Semakin banyak proton menembusi ke dalam, semakin kuat cas positif pada permukaan fullerene, manakala proton, sebaliknya, semakin hampir dan lebih dekat dengan nilai neutral. Corak ini juga boleh dilihat dalam Rajah 4: apabila bilangan proton di dalam sfera melebihi 4, mereka menjadi neutral (warna kuning-oren), dan permukaan fullerene "bertukar biru" semakin banyak.

Pada mulanya, pengiraan dilakukan hanya dalam sistem "fullerene + proton" (tanpa mengambil kira pengaruh molekul lain). Tetapi selepas semua, dalam sel, fullerene bukan dalam vakum, tetapi dalam medium berair yang dipenuhi dengan banyak sebatian dengan pelbagai tahap kerumitan. Oleh itu, pada peringkat seterusnya simulasi, ahli fizik menambah 47 molekul air yang mengelilingi fullerene ke sistem dan memeriksa sama ada kehadirannya akan menjejaskan interaksi dengan proton. Walau bagaimanapun, walaupun dengan kehadiran air, model itu berjaya beroperasi.

Ahli biologi mengesahkan hipotesis?

Berita bahawa fullerene boleh menyerap proton, dan juga memperoleh cas positif, ahli biologi yang diilhamkan. Nampaknya molekul unik ini benar-benar bertindak dalam beberapa cara sekaligus: mereka menyahaktifkan spesies oksigen reaktif (khususnya, radikal hidroksil, melekatkannya kepada banyak ikatan berganda), mereka terkumpul dalam mitokondria kerana sifat lipofiliknya dan diperolehi. caj positif, dan, di samping itu, mengurangkan potensi transmembran dengan memindahkan proton ke dalam mitokondria, seperti "penyingkiran lembut" pernafasan dan fosforilasi oksidatif yang lain.

Untuk mengkaji sifat antioksidan fullerene, kami menggunakan sistem ujian pantas berdasarkan biosensor bakteria bioluminesen. Biosensor dalam kes ini- bakteria yang diubah suai secara genetik mampu mengesan peningkatan dalam penjanaan ROS intraselular dan "memberi isyarat" ini kepada penyelidik. Apabila mencipta biosensor dalam genom salah satu daripada strain Escherichia coli yang tidak berbahaya Escherichia coli binaan buatan diperkenalkan, terdiri daripada gen pendaran (cahaya), diletakkan di bawah kawalan tertentu penganjur- elemen kawal selia yang "dihidupkan" dengan peningkatan dalam penjanaan intraselular spesies oksigen reaktif, atau di bawah tindakan faktor tekanan lain - contohnya, kerosakan DNA. Ia bernilai mula bertindak pada sel dengan faktor tekanan sedemikian - bakteria mula bersinar, dan tahap cahaya ini boleh digunakan untuk menentukan tahap kerosakan dengan ketepatan yang mencukupi.

Rajah 5 Bakteria bercahaya pada piring Petri ( ditinggalkan) dan prinsip operasi biosensor ( di sebelah kanan).

Strain yang diubah suai tersebut sedang dibangunkan di Institut Penyelidikan Genetik Negeri dan digunakan secara meluas dalam toksikologi genetik untuk mengkaji mekanisme tindakan sinaran dan tekanan oksidatif, tindakan antioksidan (khususnya, SkQ1), serta untuk mencari yang baru. menjanjikan antioksidan antara bahan yang disintesis oleh ahli kimia.

Dalam kes kami, penggunaan model bakteria adalah disebabkan oleh perkara berikut: bakteria, seperti yang diketahui, tergolong dalam prokariot, dan sel-selnya lebih mudah daripada eukariotik. Proses yang berlaku dalam membran mitokondria eukariota direalisasikan dalam prokariot secara langsung membran sel; dalam pengertian ini, bakteria adalah "mitokondria mereka sendiri." (Persamaan mengejutkan struktur organel ini dengan bakteria bahkan berkhidmat pada satu masa sebagai asas untuk apa yang dipanggil teori asal simbiotik eukariota.) Oleh itu, untuk mengkaji proses yang berlaku dalam mitokondria, model sedemikian agak sesuai.

Keputusan pertama menunjukkan bahawa penggantungan berair C60 fullerene, dirawat dengan ultrasound untuk pembubaran yang lebih cekap, apabila ditambah pada budaya biosensor, meningkatkan ketahanannya terhadap kerosakan DNA oleh spesies oksigen reaktif. Tahap kerosakan sedemikian dalam eksperimen adalah 50–60% lebih rendah daripada kawalan.

Di samping itu, penurunan dalam tahap pengeluaran spontan radikal anion superoksida dalam sel terikan SoxS-lux telah direkodkan selepas penambahan penggantungan C 60. Satu ciri terikan ini ialah hubungan tepat antara tahap pendaranannya dan jumlah radikal anion superoksida. Kesan inilah yang sepatutnya dijangkakan daripada sebatian yang bertindak berdasarkan prinsip "penyingkiran lembut" - jika potensi transmembran berkurangan, maka ROS (khususnya, superoksida) akan dihasilkan dalam kuantiti yang lebih kecil.

Keputusan yang diperoleh, sudah tentu, sangat awal, dan kerja masih diteruskan, itulah sebabnya dalam sari kata bahagian ini dan ada tanda tanya. Masa akan menentukan jika kita akhirnya boleh menggantikannya dengan seruan yang yakin. Satu perkara yang jelas - dalam masa terdekat, fullerenes pasti akan menjadi tumpuan perhatian pasukan saintifik yang mengkaji masalah penuaan dan mencari geroprotectors- bahan yang melambatkan penuaan. Dan siapa tahu jika "bola" kecil ini tidak akan menjadi harapan untuk memanjangkan hayat manusia yang begitu singkat setakat ini?

Kerja itu dijalankan di makmal mutagenesis eksperimen dan makmal mikroorganisma industri Institut Penyelidikan Biologi Universiti Persekutuan Selatan, serta di Pusat Saintifik dan Pendidikan "Struktur Nanodimensi Jirim", Universiti Persekutuan Selatan, di bawah bimbingan prof. A.V. Soldatov. Hasil utama pemodelan sistem "fullerene + proton" dan kesan biologi diterangkan, masing-masing, dalam kerja berikut:

Chistyakov V.A., Smirnova Yu.O., Prazdnova E.V., Soldatov A.V. (2013). Kemungkinan Mekanisme Tindakan Antioksidan Fullerene C60 . Berbiomed. Res. Int. 2013, 821498 dan
Prazdnova E.V., Chistyakov V.A., Smirnova Yu.O., Soldatov A.V., Alperovich I.G. (2013). Kemungkinan Mekanisme Tindakan Antioksida Fullerene C60. Dalam: II Bengkel Antara Disiplin Jerman-Rusia "Reka Bentuk Nano: Fizik, Kimia dan pemodelan Komputer". Rostov-on-Don, 2013, 23.

kesusasteraan

Sokolov V. I., Stankevich I. V. (1993). Fullerene - bentuk alotropik baru karbon: struktur, struktur elektronik dan Sifat kimia. Uspekhi Khimiya 62b, 455;
Buseck P.R., Tsipursky S.J., Hettich R. (1992). Fullerenes dari Persekitaran Geologi. Sains 257, 215–217; ;
Eye of the Planets: "Fullerene Ditemui di Angkasa Lepas Buat Kali Pertama";
Andrievsky G.V., Klochkov V.K., Derevyanchenko L.I. Adakah C60 fullerene toksik? Atau kepada soalan: "Cahaya mana yang akan diberikan kepada nanoteknologi fullerene - Merah atau masih hijau?" . Jurnal elektronik "Semua ubat di Internet!";
Shirinkin S.V., Churnosov M.I., Andrievsky G.V., Vasilchenko L.V. (2009). Prospek untuk penggunaan fullerene sebagai antioksidan dalam terapi patogenetik asma bronkial. Perubatan Klinikal № 5 (2009), 56–58 ;
Baati T., Bourasset F., Gharb N., et al. (2012). Biokimia (Moscow) 73, 1329–1342; et al. (2009). Keanehan kesan antioksidan dan radioprotektif struktur nano C 60 fullerene terhidrat dalam vitro dan dalam vivo. Radikal bebas. biol. Med. 47, 786-793; ;
Xiao Y., Wiesner M.R. (2012). Pencirian hidrofobisiti permukaan zarah nano kejuruteraan . J. Hazard. Mat. 215, 146-151; ;
Zavilgelsky G.B., Kotova V.Y., Manukhov I.V. (2007). Tindakan 1,1-dimethylhydrazine pada sel bakteria ditentukan oleh hidrogen peroksida . Mutat. Res. 634, 172-176; ;
Prazdnova E.V., Sevryukov A.V., Novikova E.V. (2011). Pengesanan minyak mentah menggunakan biosensor Lux bakteria. Prosiding universiti. Wilayah Caucasus Utara. Sains semula jadi № 4 (2011), 80–83; ;
Prazdnova E.V., Chistyakov V.A., Sazykina M.A., Sazykin I.S., Khatab Z.S. (2012). Hidrogen peroksida dan genotoksisiti sinaran ultraungu dengan panjang gelombang 300–400 nm. Prosiding universiti. Wilayah Kaukasia Utara. Sains Semula Jadi Bil 1 (2012), 85–87; ;
Chistyakov V.A., Prazdnova E.V., Gutnikova L.V., Sazykina M.A., Sazykin I.S. (2012). Aktiviti penyingkiran superoksida bagi terbitan plastoquinone - 10-(6'-plastoquinonyl)decyltriphenylphosphonium (SkQ1). Biokimia 77, 932–935; ;
Oludina Yu.N. dan lain-lain (2013). Sintesis fenol terhalang secara sterik yang diubah suai dan mengkaji keupayaannya untuk melindungi DNA bakteria daripada kerosakan oleh ultraviolet B. Jurnal Farmaseutikal Kimia (dalam akhbar);
Kulaev I.S. (1998). Asal usul sel eukariotik. Jurnal Pendidikan Soros Bil 5 (1998), 17–22. .

Penemuan fullerene - bentuk baru kewujudan salah satu unsur yang paling biasa di Bumi - karbon, diiktiraf sebagai salah satu yang paling menakjubkan dan penemuan utama dalam sains abad ke-20. Walaupun keupayaan unik atom karbon yang telah lama diketahui untuk mengikat ke dalam struktur molekul yang kompleks, sering bercabang dan besar, yang menjadi asas kepada semua kimia organik, kemungkinan sebenar pembentukan molekul rangka kerja yang stabil daripada hanya satu karbon masih ternyata tidak dijangka. Pengesahan eksperimen Hakikat bahawa molekul jenis ini, yang terdiri daripada 60 atau lebih atom, boleh timbul dalam proses yang berlaku secara semula jadi di alam semula jadi berlaku pada tahun 1985. Dan lama sebelum itu, beberapa penulis menganggap kestabilan molekul dengan sfera karbon tertutup. Walau bagaimanapun, andaian ini adalah spekulatif semata-mata, semata-mata secara teori. Agak sukar untuk membayangkan bahawa sebatian sedemikian boleh diperolehi melalui sintesis kimia. Oleh itu, kerja-kerja ini kekal tanpa disedari, dan perhatian diberikan kepada mereka hanya di belakang, selepas penemuan eksperimen fullerenes. Tahap baru bermula pada tahun 1990, apabila kaedah didapati untuk mendapatkan sebatian baru dalam kuantiti gram, dan kaedah untuk mengasingkan fullerene dalam bentuk tulen. Tidak lama selepas itu, struktur yang paling penting dan ciri fizikal dan kimia fullerene C 60 - sebatian yang paling mudah dibentuk antara fullerene yang diketahui. Untuk penemuan mereka - penemuan kelompok karbon komposisi C 60 dan C 70 - R. Kerl, R. Smalley dan G. Kroto pada tahun 1996 telah dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Kimia. Mereka juga mencadangkan struktur fullerene C 60 , yang diketahui oleh semua peminat bola sepak.

Seperti yang anda ketahui, cangkerang bola sepak terdiri daripada 12 pentagon dan 20 heksagon. Secara teorinya, 12,500 susunan ikatan berganda dan tunggal adalah mungkin. Isomer yang paling stabil (ditunjukkan dalam rajah) mempunyai struktur ikosahedral terpotong yang tidak mempunyai ikatan berganda dalam pentagon. Isomer C 60 ini dinamakan "Buckminsterfullerene" sebagai penghormatan kepada arkitek terkenal bernama R. Buckminster Fuller, yang mencipta struktur, bingkai kubah yang dibina daripada pentagon dan heksagon. Tidak lama kemudian struktur untuk C 70 telah dicadangkan, menyerupai bola ragbi (dengan bentuk memanjang).

Dalam rangka kerja karbon, atom C dicirikan oleh penghibridan sp 2, dengan setiap atom karbon terikat kepada tiga atom jiran. Valensi 4 direalisasikan melalui ikatan-p antara setiap atom karbon dan salah satu jirannya. Sememangnya, diandaikan bahawa ikatan-p boleh dinyahlokasi, seperti dalam sebatian aromatik. Struktur sedemikian boleh dibina untuk n≥20 untuk mana-mana kelompok genap. Ia mesti mengandungi 12 pentagon dan (n-20)/2 heks. Yang paling rendah daripada fullerenes C 20 yang mungkin secara teori adalah tidak lebih daripada dodecahedron - satu daripada lima polyhedra biasa, yang mempunyai 12 muka pentagonal dan tiada muka heksagon sama sekali. Molekul dengan bentuk sedemikian akan mempunyai struktur yang sangat tegang, dan oleh itu kewujudannya secara bertenaga tidak menguntungkan.

Oleh itu, dari segi kestabilan, fullerene boleh dibahagikan kepada dua jenis. Sempadan di antara mereka membolehkan anda melukis apa yang dipanggil. peraturan pentagon terpencil (Isolated Pentagon Rule, IPR). Peraturan ini menyatakan bahawa fullerene yang paling stabil adalah yang tidak ada sepasang pentagon yang mempunyai tepi bersebelahan. Dalam erti kata lain, pentagon tidak bersentuhan antara satu sama lain, dan setiap pentagon dikelilingi oleh lima heks. Jika fullerene disusun mengikut urutan peningkatan bilangan atom karbon n, maka Buckminsterfullerene - C 60 ialah wakil pertama yang memenuhi peraturan pentagon terpencil, dan C 70 adalah yang kedua. Di antara molekul fullerene dengan n>70 sentiasa terdapat isomer tertakluk kepada IPR, dan bilangan isomer tersebut meningkat dengan cepat dengan bilangan atom. Menjumpai 5 isomer untuk C 78 , 24 - untuk C 84 dan 40 - untuk C 90 . Isomer yang mempunyai pentagon bersebelahan dalam strukturnya adalah kurang stabil.

Kimia fullerene

Pada masa ini, bahagian utama penyelidikan saintifik berkaitan dengan kimia fullerene. Lebih daripada 3 ribu sebatian baru telah disintesis berdasarkan fullerene. Perkembangan kimia fullerene yang begitu pesat dikaitkan dengan ciri-ciri struktur molekul ini dan kehadiran sebilangan besar ikatan berganda ganda pada sfera karbon tertutup. Gabungan fullerene dengan wakil dari banyak kelas bahan yang diketahui telah membuka kemungkinan bagi ahli kimia sintetik untuk mendapatkan banyak derivatif sebatian ini.

Tidak seperti benzena, di mana panjang ikatan C-C adalah sama, dalam ikatan fullerene yang lebih "berganda" dan lebih "tunggal" boleh dibezakan, dan ahli kimia sering menganggap fullerene sebagai sistem poliena kekurangan elektron, dan bukan sebagai molekul aromatik. Jika kita beralih kepada С60, maka ia mengandungi dua jenis ikatan: ikatan yang lebih pendek (1.39 Å) berjalan di sepanjang tepi sepunya muka heksagon jiran, dan ikatan lebih panjang (1.45 Å) terletak di sepanjang tepi sepunya muka pentagon dan heksagon. Pada masa yang sama, cincin enam anggota mahupun, lebih-lebih lagi, lima anggota tidak menunjukkan sifat aromatik dalam erti kata di mana ia dipamerkan oleh benzena atau molekul konjugasi planar lain yang mematuhi peraturan Hückel. Oleh itu, biasanya ikatan yang lebih pendek dalam C 60 dianggap berganda, manakala yang lebih panjang adalah tunggal. Salah satu ciri yang paling penting bagi fullerene ialah ia mempunyai bilangan pusat tindak balas setara yang luar biasa besar, yang sering membawa kepada komposisi isomer kompleks produk tindak balas dengan penyertaannya. Akibatnya, kebanyakan tindak balas kimia dengan fullerene tidak selektif, dan sintesis sebatian individu adalah sangat sukar.

Antara tindak balas untuk mendapatkan derivatif fullerene tak organik, yang paling penting ialah proses halogenasi dan penghasilan derivatif halogen termudah, serta tindak balas penghidrogenan. Oleh itu, tindak balas ini adalah antara yang pertama dijalankan dengan fullerene C 60 pada tahun 1991. Mari kita pertimbangkan jenis tindak balas utama yang membawa kepada pembentukan sebatian ini.

Sejurus selepas penemuan fullerenes minat besar menyebabkan kemungkinan penghidrogenan mereka dengan pembentukan "fullerans". Pada mulanya, nampaknya mungkin untuk menambah enam puluh atom hidrogen kepada fullerene. Selepas itu, ia ditunjukkan dalam kerja-kerja teori bahawa dalam molekul C 60 H 60, beberapa atom hidrogen harus berada di dalam sfera fullerene, kerana cincin enam anggota, seperti molekul sikloheksana, harus mengambil bentuk "kerusi" atau "mandi". . Oleh itu, molekul polyhydrofullerene yang diketahui pada masa ini mengandungi daripada 2 hingga 36 atom hidrogen untuk fullerene C 60 dan dari 2 hingga 8 untuk fullerene C 70 .

Semasa pengfluorinan fullerene, satu set lengkap sebatian C 60 F n ditemui, di mana n mengambil nilai genap sehingga 60. Derivatif fluorin dengan n dari 50 hingga 60 dipanggil perfluorida dan ditemui antara produk fluorinasi melalui spektroskopi jisim dalam kepekatan yang sangat rendah. Terdapat juga hiperfluorida, iaitu, produk komposisi C 60 F n , n>60, di mana sangkar karbon fullerene dimusnahkan sebahagiannya. Diandaikan bahawa ini juga berlaku dalam perfluorida. Isu-isu sintesis fluorida fullerene pelbagai komposisi adalah masalah bebas yang paling menarik, kajian yang paling aktif dikaji dalam Fakulti Kimia Universiti Negeri Moscow M.V. Lomonosov.

Kajian aktif proses pengklorinan fullerene dalam pelbagai keadaan telah bermula pada tahun 1991. Dalam karya pertama, penulis cuba mendapatkan C 60 klorida dengan bertindak balas klorin dan fullerene dalam pelbagai pelarut. Sehingga kini, beberapa klorida fullerene individu C 60 dan C 70 yang diperoleh dengan menggunakan pelbagai agen pengklorinan telah diasingkan dan dicirikan.

Percubaan pertama untuk brominate fullerene telah dibuat pada tahun 1991. Fullerene C 60 , diletakkan dalam bromin tulen pada suhu 20 dan 50 o C, meningkatkan jisim dengan nilai yang sepadan dengan penambahan 2-4 atom bromin setiap molekul fullerene. Kajian lanjut mengenai brominasi menunjukkan bahawa interaksi C 60 fullerene dengan molekul bromin selama beberapa hari menghasilkan bahan oren terang, yang komposisinya, seperti yang ditentukan oleh analisis unsur, ialah C 60 Br 28 . Selepas itu, beberapa derivatif bromo fullerene telah disintesis, yang berbeza dalam pelbagai nilai untuk bilangan atom bromin dalam molekul. Kebanyakannya dicirikan oleh pembentukan klatrat dengan kemasukan molekul bromin bebas.

Kepentingan dalam derivatif perfluoroalkil, khususnya derivatif trifluoromethylated fullerene, dikaitkan terutamanya dengan kestabilan kinetik yang dijangkakan bagi sebatian ini berbanding dengan derivatif halogen fullerene yang terdedah kepada tindak balas penggantian SN 2' nukleofilik. Di samping itu, perfluoroalkylfullerenes mungkin menarik sebagai sebatian dengan pertalian elektron yang tinggi kerana sifat penerima kumpulan perfluoroalkil yang lebih kuat daripada atom fluorin. Sehingga kini, bilangan sebatian individu terpencil dan bercirikan komposisi C 60/70 (CF 3) n, n=2-20 melebihi 30, dan kerja intensif sedang dijalankan untuk mengubah suai sfera fullerene oleh banyak kumpulan yang mengandungi fluorin lain - CF 2 , C 2 F 5 , C 3 F 7 .

Penciptaan derivatif fullerene aktif secara biologi, yang boleh digunakan dalam biologi dan perubatan, dikaitkan dengan memberikan sifat hidrofilik kepada molekul fullerene. Salah satu kaedah untuk sintesis derivatif fullerene hidrofilik ialah pengenalan kumpulan hidroksil dan pembentukan fullerenol atau fullerols yang mengandungi sehingga 26 kumpulan OH, dan juga, mungkin, jambatan oksigen yang serupa dengan yang diperhatikan dalam kes oksida. Sebatian sedemikian sangat larut dalam air dan boleh digunakan untuk sintesis derivatif fullerene baru.

Bagi oksida fullerene, sebatian C 60 O dan C 70 O sentiasa terdapat dalam campuran awal fullerene dalam ekstrak dalam jumlah yang kecil. Mungkin, oksigen terdapat di dalam ruang semasa nyahcas arka elektrik dan sebahagian daripada fullerene teroksida. Oksida fullerene diasingkan dengan baik pada lajur dengan pelbagai penjerap, yang memungkinkan untuk mengawal ketulenan sampel fullerene dan ketiadaan atau kehadiran oksida di dalamnya. Walau bagaimanapun, kestabilan rendah oksida fullerene menghalang kajian sistematik mereka.

Apa yang boleh diperhatikan tentang kimia organik fullerene ialah, sebagai poliena kekurangan elektron, C 60 fullerene mempamerkan kecenderungan kepada tindak balas radikal, nukleofilik dan sikloaddisi. Terutamanya menjanjikan dari segi kefungsian sfera fullerene adalah pelbagai tindak balas sikloadisi. Oleh kerana sifat elektroniknya, C 60 dapat mengambil bahagian dalam tindak balas α-cycloaddition, dan ciri yang paling banyak adalah kes apabila n = 1, 2, 3 dan 4.

Masalah utama yang diselesaikan oleh ahli kimia sintetik yang bekerja dalam bidang sintesis derivatif fullerene kekal sebagai selektiviti tindak balas yang dijalankan hingga ke hari ini. Ciri-ciri stereokimia penambahan kepada fullerene terdiri daripada sejumlah besar isomer yang mungkin secara teori. Jadi, sebagai contoh, sebatian C 60 X 2 mempunyai 23 daripadanya, C 60 X 4 sudah mempunyai 4368, antaranya 8 adalah hasil tambah pada dua ikatan berganda. Isomer 29 C 60 X 4, walau bagaimanapun, tidak akan mempunyai makna kimia, mempunyai keadaan dasar tiga kali ganda yang timbul daripada kehadiran atom karbon terhibrid sp 2 yang dikelilingi oleh tiga atom terhibrid sp 3 membentuk ikatan C-X. Bilangan maksimum isomer yang mungkin secara teori tanpa mengambil kira kepelbagaian keadaan dasar akan diperhatikan dalam kes C 60 X 30 dan akan menjadi 985538239868524 (1294362 daripadanya adalah hasil tambah pada 15 ikatan berganda), manakala bilangan bukan -isomer tunggal yang sama seperti dalam contoh di atas, tidak meminjamkan dirinya kepada perakaunan mudah, tetapi dari pertimbangan umum ia harus sentiasa meningkat dengan pertumbuhan bilangan kumpulan gabungan. Walau apa pun, bilangan isomer yang boleh diterima secara teori dalam kebanyakan kes adalah sangat besar, sambil beralih kepada kurang simetri C 70 dan fullerene yang lebih tinggi, ia juga meningkat beberapa kali ganda atau mengikut susunan magnitud.

Malah, banyak data pengiraan kimia kuantum menunjukkan bahawa kebanyakan tindak balas halogenasi dan penghidrogenan fullerene meneruskan pembentukan, jika bukan isomer yang paling stabil, maka sekurang-kurangnya sedikit berbeza daripada mereka dalam tenaga. Percanggahan terbesar diperhatikan dalam kes hidrida fullerene yang lebih rendah, yang komposisi isomernya, seperti ditunjukkan di atas, boleh bergantung sedikit pada laluan sintesis. Walau bagaimanapun, kestabilan isomer yang terhasil masih menjadi sangat rapat. Kajian tentang corak pembentukan derivatif fullerene ini ialah tugas yang menarik, penyelesaian yang membawa kepada pencapaian baharu dalam bidang kimia fullerene dan terbitannya.

Manusia mesti melindungi rumahnya daripada hujan dan sejuk; taman anda daripada perosak; udara daripada gas ekzos; air daripada kekotoran dari industri berbahaya, iaitu, seseorang, yang tinggal di persekitarannya, mesti melindungi persekitarannya daripada penciptaan tangannya sendiri, dari "dirinya sendiri".

Siapa yang akan menyelamatkan orang itu? Kecantikan?

Menurut saintis, ada jenis tertentu yang boleh memudahkan kewujudan kita.

Ini adalah keindahan molekul karbon poliatomik, dipanggil "fullerenes".

Fullerene ialah molekul luar biasa yang berbentuk seperti bola sepak. Seperti bola, mereka berongga di dalam dan mereka juga mahu memanggilnya "bola sepak", tetapi adalah mustahil untuk bermain bola sepak dengan fullerene, kerana saiznya ialah 1 nanometer, iaitu satu bilion meter.

Fullerene ialah pengubahsuaian karbon keempat, yang sebelum ini tidak diketahui (tiga yang pertama ialah grafit, berlian, karbon). Ia ditemui pada tahun 1985, dan secara tidak sengaja. Ahli kimia dan astrofizik Inggeris Harold Kroto, yang mengkaji habuk antara bintang, mula berminat dengan zarah karbon yang terdapat di sana. Mengalami kesukaran dalam analisis mereka, dia meminta bantuan kepada rakan sekerja Amerika Robert Curl dan Richard Smalley, yang terlibat dalam penyejatan bahan menggunakan laser. Ketiga-tiga mereka bersemangat untuk bekerja. Mengewapkan grafit untuk menghasilkan zarah yang mereka cari, mereka terkejut apabila mendapati molekul karbon seperti bola sepak yang tidak diketahui dalam sisa. Harold Kroto, pemula cerita ini, diingatkan tentang cangkang molekul baru oleh karya terkenal arkitek Amerika R.B. Fuller - kubah geodesik pavilion Amerika di pameran dunia EXPO-67. Kroto mencadangkan menamakan zarah baharu itu selepas Fuller. Ini adalah bagaimana perkataan "fullerenes" muncul.

Para penyelidik segera menghantar laporan penemuan mereka kepada jurnal Nature.

Penemuan molekul baru menimbulkan minat yang luar biasa dalam penyelidikan lanjut mereka. "Ledakan fullerene" berlaku, yang membawa kepada penciptaan nanoteknologi, dan dengan bantuan mereka, kepada pembangunan bahan dan sebatian yang tidak pernah berlaku sebelum ini yang bertujuan untuk pelbagai bidang sains, teknologi, perubatan dan farmakologi.

Pada tahun 1996, R. Curl, H. Kroto, R. Smalley menerima untuk penemuan fullerene hadiah Nobel dalam bidang kimia. Fullerenes telah membuat revolusi sebenar! Dan, walaupun setakat ini hasilnya hanya dapat dilihat dalam sains dan teknologi, revolusi dalam bidang perubatan tidak lama lagi.

Revolusi terletak pada lonjakan kualitatif daripada mikro..., bahagian sejuta meter, kepada nano..., bahagian ke bilionnya. Kami membuka prospek untuk mendapatkan bahan baharu menggunakan nanoteknologi dan, sudah tentu, kemunculan nanomedicine (“nano” dalam terjemahan bermaksud “kerdil”). Anda mungkin belum menemui perkataan "nanomedicine" dalam kamus, tetapi industri ini telah pun mengisytiharkan haknya untuk wujud.

Kecil tetapi tepat:

Mari kita pertimbangkan sifat-sifat fullerenes dari sudut pandangan penggunaannya dalam bidang perubatan.

Salah satu sifat yang paling luar biasa dari bahan-bahan ini ialah ia mampu mencipta larutan akueus. Dengan memasukkan fullerene yang paling stabil (dipanggil C60) ke dalam molekul air, para saintis dapat mencipta persekitaran akueus yang hampir sama dengan persekitaran dalam sel-sel badan yang sihat. Air dengan fullerene terbina dalam meneutralkan radikal bebas, iaitu, ia adalah antioksidan. Radikal bebas adalah punca kepada banyak penyakit. Molekul-molekul ini, yang terbentuk dalam badan kita, merosakkan kromosom dan membawa kepada penuaan sel, kanser, dan penurunan imuniti. Mereka ditentang oleh antioksidan - bahan berfaedah yang bergabung dengan radikal bebas dan menghalang kesan merosakkannya.

Antioksidan biasa adalah sekeping, bahan sekali guna. Katakan molekul vitamin, apabila digabungkan dengan radikal bebas, membentuk sebatian yang tidak berbahaya dan berada di luar permainan. Satu molekul setiap radikal? Tidak banyak! Dan bola fullerene adalah tahan lama: ia kekal dalam permainan sepanjang masa, memiliki sifat ajaib untuk menarik radikal bebas kepada dirinya sendiri. Di samping itu, radikal "dipatuhi" sedemikian bergabung antara satu sama lain dan membentuk bahan yang tidak berbahaya. Oleh kerana kehadiran fullerene, proses ini sangat dipercepatkan, dan kemudian radikal malang dihapuskan secara beramai-ramai. Penyelesaian fullerene berkali ganda lebih berkesan daripada antioksidan konvensional. Sementara itu, penyelidik mengatakan bahawa fullerene bukanlah ubat dalam erti kata biasa, kerana ubat itu membantu merawat penyakit tertentu, dan penyelesaian fullerene bertindak lebih meluas, dalam jumlah keseluruhan organisma.

Perubatan dengan awalan "nano"

Kemungkinan bola nano ini benar-benar tidak habis-habis dan tidak terhad kepada melawan radikal bebas sahaja. Fullerene mampu mencipta keseluruhan set sebatian bioaktif. Mengisi rongga fullerene dengan bahan penyembuhan, anda boleh memacu bola ini, seolah-olah ke dalam poket, ke titik yang diperlukan. Fullerene sedemikian, secara berseloroh dipanggil disumbat, boleh digunakan untuk menghantar antibiotik, vitamin dan hormon kepada sel yang berpenyakit. Terutamanya kerja keras sedang dilakukan pada penciptaan persediaan fullerene untuk rawatan penyakit otak. Buat pertama kali di dunia, antioksidan fullerene untuk rawatan sel otak yang rosak telah disintesis di Universiti Tel Aviv. Penggunaannya telah memberikan hasil yang positif dalam eksperimen setakat ini dengan haiwan. Pembangunan lanjut teknik ini untuk rawatan multiple sclerosis dan penyakit Alzheimer dijangka. Eksperimen sedang dijalankan dengan fullerene untuk menghantar ubat melalui kulit tanpa menggunakan suntikan. Kaedah sedang dibangunkan untuk memusnahkan genom virus yang menembusi ke dalam sel hidup oleh fullerenes yang maha kuasa. Menjanjikan kerja mengenai penggunaan fullerene sebagai penawar. Anda boleh meneruskan untuk masa yang lama... Di seluruh dunia, ubat fullerene terhadap kanser sedang dikaji, dan hasilnya menggalakkan!

Sayang sekali bahawa salah seorang penemu mereka, Richard Smalley, tidak memenuhi kejayaan terakhir bola nano yang memberi kehidupan. Beliau meninggal dunia pada tahun 2005.

Penyelidikan mengenai pembentukan karbon penyembuhan diteruskan, walaupun ia masih belum melampaui makmal.

Batu sabak dan fullerene:

Penemuan yang luar biasa sering menjadi legenda pada mulanya, dan nampaknya ia boleh menghasilkan keajaiban.

Di Rusia, "demam penuh" bermula pada akhir 90-an abad yang lalu. Ia dikaitkan dengan batu syal berkarbon - shungite, yang mendapannya ditemui di Karelia.

Menurut satu versi, ahli geologi Soviet S. Tsipursky, setelah mengetahui tentang penemuan fullerenes, menyerahkan shungite, yang dibawanya dari Karelia, ke makmal Universiti Arizona di Amerika untuk penyelidikan. Hasil kajian ini, yang dijalankan dengan penyertaan Tsipursky sendiri, telah diterbitkan dalam artikel di jurnal ilmiah pada tahun 1992. Ia mengatakan bahawa sejumlah kecil fullerene memang ditemui dalam shungite. Ia menjadi sensasi yang menyebabkan penyelidikan lanjut mengenai shungite untuk tujuan perubatan.

Walau bagaimanapun, telah lama terdapat legenda tentang sifat penyembuhan shungite. Batu tulis hitam jahat ini dipanggil batu tulis pada zaman dahulu. Kemudian ia mendapat nama "shungite" - dari kampung Karelian Shunga, di mana mata air dengan air penyembuhan mengalir melalui deposit batu ini. Orang tua tempatan pernah berkata bahawa shungite akan menyembuhkan seratus kudis. Menurut legenda, budak lelaki Xenia Romanova, yang diasingkan ke bahagian ini oleh Boris Godunov, telah disembuhkan dari pelbagai penyakit di sini. Ia adalah ibu kepada Tsar Rusia pertama Mikhail Fedorovich. Untuk mengenangnya, musim bunga ajaib itu dinamakan "Kunci Tsarevich". Walau bagaimanapun, selepas pembebasan Xenia, mereka melupakannya. Ksenia Romanova adalah nenek moyang Peter the Great dan, mungkin, legenda keluarga tentang sifat penyembuhan batu batu itu sampai kepadanya. Mungkin batu itu juga mempunyai sifat antiseptik. Satu cara atau yang lain, tetapi terdapat bukti bahawa Peter memerintahkan untuk menyimpan batu batu di dalam ransel askar dan menurunkannya ke dalam periuk air, "untuk memelihara kekuatan perutnya." "Kubu perut" jelas tidak dapat dipelihara oleh askar tentera Sweden, yang dikalahkan dalam Pertempuran Poltava: pada musim panas yang panas pada tahun 1709, mereka agak dipukul oleh wabak disentri ketika itu.

Batu shungite digunakan dalam pembinaan dan metalurgi, dan baru-baru ini shungite telah berjaya digunakan dalam penapis penulenan air.

Pada tahun 2003, iaitu, sepuluh tahun selepas penerbitan sensasi pertama, sebuah artikel diterbitkan dalam Journal of the American Geological Society, yang melaporkan bahawa pemeriksaan menyeluruh tidak mengesahkan kehadiran fullerene dalam shungite. Di samping itu, walaupun mereka berada di sana, kesan penyembuhan tidak akan dicipta oleh batu itu sendiri, tetapi oleh larutan akueusnya.

elektronik organik:

Para saintis Institut Teknologi Institut Teknologi Georgia, hasil daripada penyelidikan, mencipta matriks transistor kesan medan berkelajuan tinggi berdasarkan fullerenes C60.

Profesor Bernard Kippelen menyatakan bahawa semikonduktor organik adalah bahan yang benar-benar baru, moden dan sangat menjanjikan dalam nanoelektronik.

Skop nanoelektronik organik adalah besar: daripada paparan dan papan iklan elektronik aktif kepada tag RFID dan komputer fleksibel.

Nanokosmetik: sel kecantikan:

Nanoteknologi masih diterokai, tetapi sudah ada rangkaian produk kecantikan yang menggunakan ciri-ciri hebat fullerene. Pada pembungkusan produk sedemikian, mereka biasanya menulis: "mengandungi fullerene" atau "mengandungi C60" (ini adalah molekul paling stabil dari kumpulan ini). Pengilang mendakwa bahawa krim dengan fullerenes meningkatkan keadaan kulit matang dengan ketara, melambatkan proses penuaan, dan mengekalkan keanjalan dan kesegaran wajah.

Dalam tahanan:

Perubatan nano adalah hala tuju baru dalam memerangi penyakit. Dan, walaupun idea dan projeknya masih di peringkat penyelidikan makmal, tidak ada keraguan bahawa masa depan adalah milik nanomedicine.