Je, fullerite inatumika wapi? Athari za viambajengo vidogo vya fullerene kaboni nyeusi kwenye vizuia msuguano na sifa za antiwear za PTFE

Fullerene, mpira wa kikapu, au mpira wa vitabu- kiwanja cha molekuli cha darasa la aina za allotropiki za kaboni na kuwakilisha polihedra iliyofungwa ya convex inayojumuisha idadi sawa atomi za kaboni tatu zilizoratibiwa. Fullerenes wanadaiwa jina lao kwa mhandisi na mbunifu Richard Buckminster Fuller, ambaye miundo ya geodesic ilijengwa juu ya kanuni hii. Hapo awali, darasa hili la misombo lilipunguzwa kwa miundo iliyo na nyuso za pentagonal na hexagonal tu. Kumbuka kwamba kwa kuwepo kwa polyhedron iliyofungwa iliyojengwa kutoka n vipeo vinavyounda nyuso za pentagonal na hexagonal tu, kulingana na nadharia ya Euler ya polihedra, ambayo inasema usawa. | n | − | e | + | f | = 2 (\displaystyle |n|-|e|+|f|=2)(wapi | n | , | e | (\mtindo wa maonyesho |n|,|e|) Na | f | (\mtindo wa kuonyesha |f|) kwa mtiririko huo, idadi ya wima, kingo na nyuso), hali ya lazima ni uwepo wa nyuso 12 za pentagonal na n / 2 − 10 (\mtindo wa kuonyesha n/2-10) nyuso za hexagonal. Ikiwa muundo wa molekuli kamili, pamoja na atomi za kaboni, ni pamoja na atomi za vitu vingine vya kemikali, basi ikiwa atomi za vitu vingine vya kemikali ziko ndani ya sura ya kaboni, fullerenes kama hizo huitwa endohedral, ikiwa nje - exohedral.

Encyclopedic YouTube

1 / 2

✪ Bill Joy: Ninachohofia, ninachofurahia

✪ 12 * L"homme qui empoisonna l"Humanité en voulant la sauver

Manukuu

Mtafsiri: Marina Gavrilova Mhariri: Ahmet Yükseltürk Je, tunaweza kutumia teknolojia gani kihalisi ili kupunguza umaskini duniani? Nilichogundua kilikuwa kisichotarajiwa kabisa. Tulianza kuangalia vitu kama viwango vya vifo katika karne ya ishirini na jinsi mambo yameboreka tangu wakati huo, na mambo kadhaa ya kuvutia sana na rahisi yalitokea. Inaweza kuonekana kuwa antibiotics na sio maji safi yalicheza jukumu la kuamua, lakini kwa kweli kinyume chake ni kweli. Na mambo rahisi sana - teknolojia zilizopangwa tayari ambazo zilikuwa rahisi kupata katika hatua za mwanzo za mtandao - zinaweza kubadilisha tatizo hili kwa kiasi kikubwa. Lakini nikitazama teknolojia zenye nguvu zaidi kama vile nanoteknolojia na uhandisi wa kijeni, pamoja na teknolojia nyingine zinazoibuka za kidijitali, nilianza kuwa na wasiwasi kuhusu matumizi mabaya yanayoweza kutokea katika maeneo haya. Fikiria juu yake, kwa sababu katika historia, miaka mingi iliyopita, tulikuwa tukishughulika na unyonyaji wa mwanadamu na mwanadamu. Kisha tukaja na Amri Kumi: Usiue. Hii ni aina ya uamuzi wa mtu binafsi. Makazi yetu yalianza kujipanga katika miji. Idadi ya watu iliongezeka. Na ili kumlinda mwanadamu dhidi ya udhalimu wa umati, tulikuja na dhana kama vile uhuru wa mtu binafsi. Kisha kushughulikia katika makundi makubwa, sema, endelea ngazi ya jimbo, ama kwa sababu ya mikataba ya pande zote isiyo ya uchokozi, au kama matokeo ya mfululizo wa migogoro, hatimaye tulifikia aina ya makubaliano ya amani ili kudumisha amani. Lakini leo hali imebadilika, hii ndiyo watu huita hali ya asymmetrical, wakati teknolojia zimekuwa na nguvu sana kwamba tayari zinaenda zaidi ya mipaka ya serikali. Sasa sio majimbo tena, lakini watu binafsi ambao wanaweza kupata silaha za maangamizi makubwa. Na hii ni matokeo ya ukweli kwamba teknolojia hizi mpya kawaida ni dijiti. Sote tumeona mfuatano wa jeni. Ikihitajika, mtu yeyote anaweza kupakua mfuatano wa jeni microorganisms pathogenic kutoka kwenye mtandao. Ikiwa ungependa, hivi karibuni nilisoma katika jarida la kisayansi kwamba aina ya mafua ya 1918 ni hatari sana kusafirishwa. Na ikiwa mtu anahitaji kuitumia katika utafiti wa maabara, inashauriwa kuibadilisha tu ili isihatarishe barua. Uwezekano kama huo bila shaka upo. Kwa hivyo, vikundi vidogo vya watu wanaopata aina hii ya teknolojia ya kujirudia, iwe ni teknolojia ya kibaolojia au nyinginezo, huwa hatari ya wazi. Na hatari ni kwamba wanaweza, kwa asili, kuunda janga. Na hatuna uzoefu wa kweli wa magonjwa ya milipuko, na pia, kama jamii, hatuko vizuri sana katika kushughulika na mambo yasiyofahamika. Kuchukua hatua za kuzuia sio asili yetu. Na katika kesi hii, teknolojia haina kutatua tatizo, kwa sababu inafungua tu fursa zaidi kwa watu. Russell, Einstein na wengine, wakijadili hili kwa namna kubwa zaidi, nadhani nyuma katika karne ya ishirini ya mapema, walifikia hitimisho kwamba uamuzi lazima ufanywe sio tu kwa kichwa, bali pia kwa moyo. Chukua mjadala wa wazi na maendeleo ya maadili, kwa mfano. Faida ambayo ustaarabu unatupa ni uwezo wa kutotumia nguvu. Haki zetu katika jamii zinalindwa hasa kupitia hatua za kisheria. Ili kupunguza hatari ya mambo haya mapya, ni muhimu kupunguza ufikiaji wa watu binafsi kwa vyanzo vya magonjwa ya milipuko. Pia tunahitaji ulinzi muhimu kwa sababu vitendo vya watu wazimu vinaweza kuwa visivyotabirika. Na jambo lisilo la kufurahisha zaidi ni kwamba ni rahisi sana kufanya kitu kibaya kuliko kukuza ulinzi katika hali zote zinazowezekana; kwa hiyo, mhalifu daima ana faida ya asymmetric. Haya ndiyo mawazo niliyokuwa nayo mwaka 1999 na 2000; marafiki zangu waliona kwamba nilikuwa nimeshuka moyo na walikuwa na wasiwasi kunihusu. Kisha nikatia saini mkataba wa kuandika kitabu ambacho nilikusudia kueleza mawazo yangu ya giza, na nikahamia katika chumba cha hoteli huko New York chenye chumba kimoja kilichojaa vitabu kuhusu tauni na kuhusu milipuko. mabomu ya nyuklia katika NYC; iliunda mazingira, kwa neno moja. Na nilikuwa huko mnamo Septemba 11, nikisimama barabarani na kila mtu. Kitu cha ajabu kilikuwa kikitokea. Niliamka asubuhi iliyofuata na kutoka nje ya mji, lori zote za kusafisha zilikuwa zimeegeshwa kwenye Mtaa wa Houston, tayari kuondoa kifusi. Nilitembea katikati ya barabara, hadi kituo cha reli; kila kitu chini ya 14th Street kilizuiwa. Ilikuwa ya ajabu, lakini si kwa wale ambao walikuwa na chumba kilichojaa vitabu. Ilikuwa ya kushangaza kwamba ilitokea wakati huo na pale, lakini haishangazi kwamba ilitokea hapo kwanza. Kisha kila mtu alianza kuandika juu yake. Maelfu ya watu walianza kuandika juu yake. Na niliishia kuachana na kitabu hicho, kisha Chris akaniita na kunipa ofa ya kuzungumza kwenye mkutano. Sizungumzii kuhusu hili tena kwa sababu kuna mambo ya kutosha ya kukatisha tamaa yanayoendelea bila hayo. Lakini nilikubali kuja kusema maneno machache kuhusu hili. Na ningesema kwamba tusiache utawala wa sheria katika kushughulikia vitisho visivyo na usawa, jambo ambalo watu walio madarakani wanaonekana kufanya kwa sasa, kwa sababu hiyo ni sawa na kuacha ustaarabu. Na hatuwezi kupigana na tishio kwa njia ya kijinga, kwa sababu hatua ya dola milioni husababisha uharibifu wa dola bilioni na majibu ya dola trilioni ambayo hayafanyi kazi na karibu hakika hufanya tatizo kuwa mbaya zaidi. Haiwezekani kupigana na kitu ikiwa gharama ni milioni hadi moja na uwezekano wa kufanikiwa ni moja hadi milioni. Baada ya kuacha kitabu, kuhusu miaka iliyopita, Nilikuwa na heshima ya kujiunga na Kleiner Perkins na nilipata fursa, kwa njia ya mtaji wa mradi, kufanya kazi juu ya uvumbuzi, kujaribu kupata ubunifu ambao unaweza kutumika kutatua matatizo makubwa. Katika mambo kama haya, tofauti ya mara kumi inaweza hatimaye kusababisha faida ya mara elfu. Nimeshangazwa mwaka huu uliopita na ubora wa ajabu na kasi ya uvumbuzi ambayo imepitia mikononi mwangu. Wakati fulani ilikuwa ya kusisimua tu. Ninashukuru sana Google na Wikipedia kwa ukweli kwamba niliweza kuelewa angalau kidogo yale ambayo watu walikuwa wakizungumza. Ningependa kukuambia juu ya maeneo matatu ambayo hunipa tumaini haswa kuhusu maswala niliyoandika katika nakala yangu ya Wired. Eneo la kwanza ni elimu kwa ujumla, ambayo kimsingi inahusiana na kile Nicholas Negroponte alisema kuhusu $100 za kompyuta. Sheria ya Moore iko mbali na kumalizika. Transistors za kisasa zaidi leo ni nanomita 65, na nina furaha kuwekeza katika makampuni ambayo yananipa imani kubwa kwamba Sheria ya Moore itafanya kazi kwa kiwango cha nanomita 10 hivi. Upunguzaji mwingine wa saizi, sema mara 6, inapaswa kuboresha utendaji wa chipsi kwa mara 100. Kwa hivyo, kwa vitendo, ikiwa kitu kinagharimu karibu $ 1,000 leo, sema kompyuta bora zaidi ya kibinafsi unayoweza kununua, basi gharama yake mnamo 2020, nadhani, inaweza kuwa $ 10. Sio mbaya? Hebu fikiria ni kiasi gani kompyuta hiyo ya $100 ingegharimu mwaka wa 2020 kama zana ya kujifunzia. Nadhani kazi yetu - na nina hakika kwamba hii itafanyika, ni kutengeneza vifaa vya kufundishia na mitandao ambayo ingeturuhusu kutumia kifaa hiki. Nina hakika kwamba tuna kompyuta zenye nguvu sana, lakini hatuna programu nzuri kwa ajili yao. Na tu baada ya muda, wakati ubora bora unaonekana programu, unaiendesha kwenye mashine ya umri wa miaka 10 na kusema, "Mungu, je, mashine hii ilikuwa na uwezo wa kukimbia kwa kasi hiyo?" Nakumbuka wakati kiolesura cha Apple Mac kiliwekwa tena kwenye Apple II. Apple II ilifanya kazi vizuri na kiolesura hiki, hatukujua jinsi ya kuifanya wakati huo. Kulingana na ukweli kwamba Sheria ya Moore imefanya kazi kwa miaka 40, tunaweza kudhani kuwa hii itakuwa kesi. Kisha tunajua jinsi kompyuta zitakuwa katika 2020. Ni vyema kuwa tuna mipango ya kutoa elimu na mwanga kwa watu duniani kote, kwa sababu hii ni nguvu kubwa ya amani. Na tunaweza kumpa kila mtu duniani kompyuta $100 au kompyuta $10 ndani ya miaka 15 ijayo. Eneo la pili ninalozingatia ni tatizo la mazingira kwa sababu ana ushawishi mkubwa kwa dunia nzima. Al Gore atakuambia zaidi kuhusu hili hivi karibuni. Tunadhani kuna aina ya mwenendo wa Sheria ya Moore ambapo nyenzo mpya zinaendesha maendeleo ya mazingira. Mbele yetu imesimama kazi ngumu kwa sababu watu wa mijini wameongezeka karne hii kutoka bilioni 2 hadi 6 kwa muda mfupi sana. Watu wanahamia mijini. Kila mtu anahitaji maji safi, nishati, usafiri, na tunataka kuendeleza miji katika njia ya kijani kibichi. Sekta za viwanda zina ufanisi mkubwa. Tumeboresha ufanisi wa nishati na rasilimali, lakini sekta ya watumiaji, haswa Amerika, haina tija sana. Nyenzo mpya huleta uvumbuzi wa ajabu hivi kwamba kuna sababu nzuri ya kutumaini kwamba zitakuwa na faida ya kutosha kuifanya sokoni. Nataka kuleta mfano maalum nyenzo mpya, ambayo ilifunguliwa miaka 15 iliyopita. Hizi ni nanotubes za kaboni ambazo Iijima ziligundua mwaka wa 1991, zina mali ya ajabu. Tunagundua vitu hivi tunapoanza kubuni kwenye nanoscale. Nguvu zao ni kwamba ni nyenzo zenye nguvu zaidi zinazojulikana, zinazostahimili kunyoosha. Wao ni ngumu sana sana na wana kunyoosha kidogo sana. Katika vipimo viwili, ikiwa, kwa mfano, vilifanywa kitambaa, itakuwa na nguvu mara 30 kuliko Kevlar. Na ukitengeneza muundo wa pande tatu, kama mpira wa miguu, itakuwa na mali ya kushangaza. Ikiwa unapiga bomba kwa chembe na kupiga shimo ndani yake, itajitengeneza yenyewe, kwa haraka, kwa haraka, ndani ya femtoseconds, ambayo haitakuwa ... Haraka sana. (Kicheko katika hadhira) Ukiiwasha, inazalisha umeme. Mweko wa picha unaweza kusababisha kuwaka moto. Ukiweka umeme, hutoa mwanga. Mara elfu zaidi ya sasa inaweza kupitishwa kwa njia hiyo kuliko kupitia kipande cha chuma. Zinaweza kutumika kutengeneza semiconductors za aina ya p- na n, ambayo ina maana kwamba zinaweza kutumika kutengeneza transistors. Wanaendesha joto kwa urefu wao, lakini sio kote - hatuwezi kuzungumza juu ya unene hapa, kuhusu mwelekeo wa kupita - ikiwa utaweka moja juu ya nyingine; Hii pia ni mali ya fiber kaboni. Ukiweka chembe ndani yake na kuzipiga risasi, zinafanya kama vichapuzi vidogo vya mstari au bunduki za elektroni. Ndani ya nanotube ni ndogo sana - ndogo zaidi ni 0.7 nm - kwamba kimsingi ni ulimwengu wa quantum. Nafasi hii ni ya kushangaza - ndani ya nanotube. Kwa hivyo tunaanza kuelewa, na tayari kuna mipango ya biashara, mambo ambayo Lisa Randel anazungumza. Nilikuwa na mpango mmoja wa biashara ambapo nilikuwa nikijaribu kujifunza zaidi kuhusu nyuzi za Witten za vipimo vya ulimwengu ili kujaribu kuelewa kilichokuwa kikitendeka katika nanomaterial iliyopendekezwa. Kwa hivyo tayari tuko kwenye kikomo ndani ya nanotube. Hiyo ni, tunaona kwamba kutoka kwa nyenzo hizi na nyingine mpya inawezekana kuunda vitu na mali tofauti - mwanga na nguvu - na kutumia nyenzo hizi mpya kutatua matatizo ya mazingira. Nyenzo mpya ambazo zinaweza kuunda maji, nyenzo mpya ambazo zinaweza kulazimisha seli za mafuta hufanya kazi vizuri zaidi, nyenzo mpya ambazo huchochea athari za kemikali ambazo hupunguza uchafuzi wa mazingira mazingira Nakadhalika. Ethanol - njia mpya za kutengeneza ethanol. Njia mpya za kujenga usafiri wa umeme. Ndoto ya kijani katika hali halisi - kwa sababu inaweza kuwa na faida. Na tuliwekeza -- hivi majuzi tulizindua hazina mpya, tuliwekeza dola milioni 100 katika aina hii ya uwekezaji. Tunaamini kwamba Genentech, Compaq, Lotus, Sun, Netscape, Amazon, na Google bado zitaonekana katika maeneo haya kwa sababu ni mapinduzi ya nyenzo ambayo yatasukuma maendeleo. Mwelekeo wa tatu tunaofanyia kazi, ambao tumeutangaza wiki iliyopita mjini New York. Tumeanzisha hazina maalum ya dola milioni 200 ili kuendeleza ulinzi wa kibiolojia dhidi ya magonjwa ya milipuko. Na ili kukupa wazo, hazina ya mwisho iliyoanzishwa na Kleiner ina thamani ya dola milioni 400, kwa hivyo hiyo ni hazina kubwa sana. Tulichofanya katika miezi michache iliyopita ni miezi michache iliyopita, Ray Kurzweil na mimi tuliandika op-ed katika New York Times kuhusu jinsi uchapishaji wa genome ya mafua ya 1918 ulivyokuwa hatari. John Derr, Brooke na wengine wakawa na wasiwasi kuhusu hili [halisilo wazi], na tukaanza kujifunza jinsi ulimwengu ulivyokuwa ukijiandaa kwa janga hili. Tuliona mapungufu mengi. Tulijiuliza, je, inawezekana kupata ubunifu unaoziba mapengo haya? Na Brooks aliniambia wakati wa mapumziko kwamba amepata vitu vingi sana hawezi kulala kwa msisimko, teknolojia kubwa sana ambayo tunaweza kuichimba tu. Tunawahitaji, unajua. Tuna dawa moja ya kuzuia virusi katika hifadhi; wanasema bado inafanya kazi. Huyu ni Tamiflu. Hata hivyo, virusi vya Tamiflu ni sugu. Yeye ni sugu kwa dawa ya Tamiflu. Kutokana na uzoefu na UKIMWI, tunaona kwamba visa hufanya kazi vizuri, yaani, madawa kadhaa yanahitajika kwa upinzani wa virusi. Tunahitaji kuchunguza hili kwa undani zaidi. Tunahitaji vikundi ambavyo vinaweza kubaini kinachoendelea. Tunahitaji uchunguzi wa haraka ili kuweza kutambua aina ya mafua ambayo imegunduliwa hivi majuzi. Unahitaji kuwa na uwezo wa kufanya uchunguzi haraka. Tunahitaji dawa mpya za kuzuia virusi na visa. Aina mpya za chanjo zinahitajika. Chanjo za wigo mpana. Chanjo zinazoweza kuzalishwa haraka. Visa, chanjo zenye nguvu zaidi. Chanjo ya kawaida hufanya kazi dhidi ya aina 3 zinazowezekana. Hatujui ni ipi iliyoamilishwa. Tunaamini kwamba ikiwa tunaweza kujaza mapengo haya 10, tutakuwa na fursa ya kupunguza hatari ya janga. Homa ya mara kwa mara ya msimu na janga ni katika uwiano wa 1:1000 katika suala la vifo, na, bila shaka, athari kwa uchumi ni kubwa sana. Kwa hivyo tunafuraha sana kwa sababu tunafikiri tunaweza kufadhili miradi 10, au angalau kuharakisha miradi 10 na kuiona ikiuzwa katika miaka michache ijayo. Kwa hivyo ikiwa tunaweza kutumia teknolojia kusaidia kutatua matatizo katika elimu, mazingira, na kupambana na magonjwa ya milipuko, je, itasuluhisha tatizo pana ambalo nilijadili katika gazeti la Wired? Ninaogopa kuwa hakuna jibu, kwa sababu haiwezekani kutatua tatizo la kusimamia teknolojia na teknolojia sawa. Ukiacha nguvu isiyo na ukomo katika upatikanaji wa bure, basi haitakuwa sana idadi kubwa ya watu wataweza kutumia hii kwa madhumuni yao wenyewe. Haiwezekani kupigana wakati uwezekano ni milioni kwa moja. Tunachohitaji ni sheria bora. Kwa mfano, tunachoweza kufanya, kitu ambacho bado hakijaingia katika anga ya kisiasa, lakini labda na mabadiliko ya utawala itakuwa, ni matumizi ya masoko. Masoko ni nguvu kubwa sana. Kwa mfano, badala ya kujaribu kudhibiti matatizo, ambayo pengine hayatafanya kazi, kama tunaweza kujenga gharama ya maafa katika gharama ya kufanya biashara, ili watu wanaofanya kazi katika biashara hatarishi waweze kuhakikisha hatari dhidi yake. Kwa mfano, unaweza kutumia hii kuingia sokoni na dawa. Haitalazimika kuidhinishwa na mamlaka za udhibiti; lakini itabidi ushawishi kampuni ya bima kuwa iko salama. Na ikiwa unatumia dhana ya bima kwa kiwango kikubwa, unaweza kutumia nguvu yenye nguvu zaidi, nguvu ya soko, kutoa maoni. Je, sheria kama hiyo inaweza kutekelezwaje? Nadhani sheria kama hii inapaswa kuungwa mkono. Tunahitaji kuwawajibisha watu. Sheria inahitaji uwajibikaji. Leo, wanasayansi, wanateknolojia, wafanyabiashara, na wahandisi hawana jukumu la kibinafsi kwa matokeo ya matendo yao. Ukifanya jambo, lazima ufanye kwa mujibu wa sheria. Na hatimaye, nadhani tunachopaswa kufanya ni - karibu haiwezekani kusema - tunapaswa kuanza kubuni siku zijazo. Hatuwezi kuchagua siku zijazo, lakini tunaweza kubadilisha mwelekeo wake. Uwekezaji wetu katika kujaribu kuzuia magonjwa ya mafua huathiri usambazaji wa matokeo yanayowezekana. Huenda tusiweze kukomesha janga hili, lakini tuna uwezekano mdogo wa kuathiriwa nalo ikiwa tutazingatia shida. Kwa njia hii, tunaweza kubuni siku zijazo kwa kuchagua kile tunachotaka kifanyike na kuzuia kile ambacho hatutaki kifanyike, na kuelekeza maendeleo mahali penye hatari kidogo. Makamu wa Rais Gore atazungumza kuhusu jinsi tunavyoweza kuhamisha mwelekeo wa hali ya hewa hadi eneo lenye uwezekano mdogo wa janga. Lakini jambo la muhimu zaidi tunalopaswa kufanya ni kuwasaidia watu wazuri, watu walio kwenye ulinzi, kupata faida zaidi ya watu ambao wanaweza kutumia hali hiyo kwa madhumuni yao wenyewe. Na tunachopaswa kufanya ni kupunguza ufikiaji wa habari fulani. Kwa kuzingatia maadili tuliyokulia, thamani kubwa tunayoweka juu ya uhuru wa kujieleza, ni ngumu kukubali - ni ngumu kwetu sote kukubali. Hii ni ngumu sana kwa wanasayansi ambao wanakumbuka mateso ambayo Galileo aliteseka, lakini bado walipigana dhidi ya kanisa. Lakini hii ni bei ya ustaarabu. Bei ya kuhifadhi sheria inazuia ufikiaji wa nguvu isiyo na kikomo. Asante kwa umakini wako. (Makofi)

Historia ya ugunduzi

Fullerenes katika asili

Baada ya kupatikana katika hali ya maabara, molekuli za kaboni zilipatikana katika sampuli zingine za shungite za Karelia Kaskazini katika fulgurites za USA na India, meteorites na mchanga wa chini, ambao umri wao hufikia miaka milioni 65.

Fullerenes ndani kiasi kikubwa pia ziligunduliwa katika nafasi: mwaka 2010 kwa namna ya gesi, mwaka 2012 - kwa fomu imara.

Tabia za muundo

Uundaji wa molekuli ya kaboni kwa namna ya icosahedron iliyopunguzwa ina wingi wa 720 a. e.m. Katika molekuli kamili, atomi za kaboni ziko kwenye vipeo vya hexagoni na pentagoni, ambazo huunda uso wa tufe au ellipsoid. Mwakilishi mwenye ulinganifu zaidi na aliyesomewa kikamilifu zaidi wa familia ya fullerene ni fullerene (C 60), ambapo atomi za kaboni huunda icosahedron iliyopunguzwa, yenye hexagoni 20 na pentagoni 12 na inafanana na mpira wa soka (kama umbo bora, nadra sana asili). Kwa kuwa kila atomi ya kaboni ya C 60 fullerene ni mali ya hexagoni mbili na pentagoni moja kwa wakati mmoja, basi atomi zote katika C 60 ni sawa, ambayo inathibitishwa na wigo wa sumaku ya nyuklia (NMR) ya isotopu 13 C - ina moja tu. mstari. Hata hivyo, sio vifungo vyote vya C-C vina urefu sawa. Dhamana ya C=C, ambayo ni upande wa kawaida wa heksagoni mbili, ni 1.39, na Uunganisho wa S-S, inayojulikana kwa hexagon na pentagoni, ni ndefu na sawa na 1.44 Å. Kwa kuongeza, dhamana ya aina ya kwanza ni mara mbili, na ya pili ni moja, ambayo ni muhimu kwa kemia ya fullerene C60. Kwa kweli, uchunguzi wa mali ya fullerenes iliyopatikana kwa kiasi kikubwa inaonyesha usambazaji wa mali zao za lengo (kemikali na shughuli za sorption) katika isoma 4 imara kamili, iliyoamuliwa kwa uhuru na nyakati tofauti za kutolewa kutoka kwa safu ya sorption ya chromatograph ya kioevu. azimio la juu. Kwa kuongezea, misa ya atomiki ya isoma zote 4 ni sawa - ina misa ya 720 a. kula.

Inayofuata ya kawaida ni fullerene C 70, ambayo inatofautiana na fullerene C 60 kwa kuingizwa kwa ukanda wa atomi 10 za kaboni kwenye eneo la ikweta la C 60, kama matokeo ya ambayo molekuli 34 imeinuliwa na inafanana na mpira wa raga ndani yake. umbo.

Kinachojulikana kama fullerenes ya juu, iliyo na idadi kubwa ya atomi za kaboni (hadi 400), huundwa kwa idadi ndogo zaidi na mara nyingi huwa na muundo tata wa isomeri. Miongoni mwa fullerenes zilizosomwa zaidi tunaweza kuangazia C n , n=74, 76, 78, 80, 82 na 84.

Usanisi

Fullerenes za kwanza zilitengwa kutoka kwa mivuke ya grafiti iliyofupishwa iliyopatikana kwa miale ya laser ya sampuli za grafiti ngumu. Kwa kweli, hizi zilikuwa athari za dutu. Hatua iliyofuata muhimu ilichukuliwa mwaka wa 1990 na W. Kretschmer, Lamb, D. Huffman na wengine, ambao walitengeneza mbinu ya kuzalisha kiasi cha gramu za fullerenes kwa kuchoma elektroni za grafiti katika arc ya umeme katika anga ya heliamu kwa shinikizo la chini. Wakati wa mmomonyoko wa anode, soti iliyo na kiasi fulani cha fullerenes iliwekwa kwenye kuta za chumba. Masizi huyeyushwa katika benzini au toluini na kutokana na wingi wa suluhisho la gramu ya molekuli C60 na C70 hutengwa katika hali safi katika uwiano wa 3: 1 na takriban 2% ya fullerenes nzito zaidi. Baadaye, iliwezekana kuchagua vigezo bora vya uvukizi wa elektroni (shinikizo, muundo wa anga, sasa, kipenyo cha elektroni), ambapo mavuno ya juu zaidi ya fullerenes hupatikana, wastani wa 3-12% ya nyenzo ya anode, ambayo. hatimaye huamua gharama kubwa ya fullerenes.

Hapo awali, majaribio yote ya wajaribu kutafuta njia za bei nafuu na zenye tija zaidi za kutengeneza idadi ya gramu ya fullerenes (kuchoma hidrokaboni kwenye moto, usanisi wa kemikali, n.k.) haikuleta mafanikio na njia ya "arc" ilibaki kuwa yenye tija zaidi. muda mrefu (tija kuhusu 1 g/saa) . Baadaye, Mitsubishi iliweza kuanzisha uzalishaji wa viwandani wa fullerenes kwa kuchoma hidrokaboni, lakini fullerenes kama hizo zina oksijeni, na kwa hivyo njia ya arc bado ndiyo njia pekee inayofaa ya kutengeneza fullerenes safi.

Utaratibu wa uundaji wa fullerenes katika arc bado haujulikani, kwa kuwa michakato inayotokea katika eneo la mwako wa arc haina msimamo wa thermodynamically, ambayo inachanganya sana uzingatiaji wao wa kinadharia. Iliwezekana tu kuthibitisha bila kukanusha kuwa fullerene imekusanywa kutoka kwa atomi za kaboni za kibinafsi (au vipande vya C 2). Kwa uthibitisho, grafiti 13 C ilitumiwa kama elektrodi ya anode shahada ya juu kusafisha, electrode nyingine ilifanywa kwa grafiti ya kawaida ya 12 C. Baada ya uchimbaji wa fullerenes, ilionyeshwa na NMR kwamba atomi 12 C na 13 C ziko kwa nasibu kwenye uso wa fullerene. Hii inaonyesha mgawanyiko wa nyenzo za grafiti katika atomi za kibinafsi au vipande vya kiwango cha atomiki na kuunganishwa kwao kwa molekuli kamili. Hali hii ilitulazimisha kuachana na picha inayoonekana ya uundaji wa fullerenes kama matokeo ya kukunja kwa tabaka za grafiti za atomiki kwenye nyanja zilizofungwa.

Kuongezeka kwa kasi kwa jumla ya idadi ya mitambo kwa ajili ya kuzalisha fullerenes na kazi ya mara kwa mara ya kuboresha mbinu za utakaso wao imesababisha kupunguzwa kwa kiasi kikubwa kwa gharama ya C 60 katika kipindi cha miaka 17 - kutoka dola elfu 10 hadi 10-15 kwa gramu. , jambo ambalo limewafikisha katika hatua ya matumizi halisi ya viwanda.

Kwa bahati mbaya, licha ya uboreshaji wa njia ya Huffman-Kretschmer (HK), kuongeza mavuno ya fullerenes kwa zaidi ya 10-20% ya molekuli jumla grafiti iliyochomwa inashindwa. Kutokana na gharama kubwa ya bidhaa ya awali - grafiti, njia hii ina vikwazo vya msingi. Watafiti wengi wanaamini kuwa haitawezekana kupunguza gharama ya fullerenes zinazozalishwa na njia ya crystallization ya kemikali chini ya dola chache kwa gramu. Kwa hiyo, juhudi za idadi ya vikundi vya utafiti zinalenga kutafuta mbinu mbadala za kuzalisha fullerenes. Kila la heri Eneo hili lilifikiwa na kampuni ya Mitsubishi, ambayo iliweza kuanzisha uzalishaji wa viwandani wa fullerenes kwa kuchoma hidrokaboni katika moto. Gharama ya fullerenes vile ni kuhusu dola 5 / gramu (2005), ambayo haikuathiri kwa njia yoyote gharama ya fullerenes ya arc ya umeme.

Ikumbukwe kwamba gharama kubwa ya fullerenes imedhamiriwa sio tu na mavuno yao ya chini wakati wa kuchoma grafiti, lakini pia kwa ugumu wa kutenganisha, kutakasa na kutenganisha wingi tofauti wa fullerenes kutoka kwa kaboni nyeusi. Njia ya kawaida ni kama ifuatavyo: soti iliyopatikana kwa kuchoma grafiti huchanganywa na toluini au kutengenezea kikaboni (yenye uwezo wa kufuta kwa ufanisi fullerenes), kisha mchanganyiko huchujwa au centrifuged, na suluhisho iliyobaki hutolewa. Baada ya kuondoa kutengenezea, mvua ya giza, laini-fuwele inabaki - mchanganyiko wa fullerenes, kwa kawaida huitwa fullerite. Muundo wa fullerite ni pamoja na maumbo mbalimbali ya fuwele: fuwele ndogo za C 60 na C 70 molekuli na C 60 / C 70 fuwele ni. ufumbuzi imara. Kwa kuongeza, fullerite daima ina kiasi kidogo cha fullerenes ya juu (hadi 3%). Mgawanyiko wa mchanganyiko wa fullerenes katika sehemu za molekuli ya mtu binafsi hufanywa kwa kutumia kromatografia ya safu ya kioevu na chromatography ya kioevu ya shinikizo la juu (HPLC). Mwisho hutumiwa hasa kwa kuchambua usafi wa fullerenes pekee, kwa kuwa unyeti wa uchambuzi wa njia ya HPLC ni ya juu sana (hadi 0.01%). Hatimaye, hatua ya mwisho ni kuondolewa kwa mabaki ya kutengenezea kutoka kwa sampuli thabiti ya fullerene. Inafanywa kwa kuweka sampuli kwenye joto la 150-250 ° C chini ya hali ya utupu yenye nguvu (kuhusu 0.1 Torr).

Mali ya kimwili na thamani ya maombi

Fullerites

Atomi za kaboni katika molekuli kamili zimeunganishwa na σ- na π-vifungo, wakati dhamana ya kemikali(kwa maana ya kawaida ya neno) hakuna fullerenes kati ya molekuli binafsi katika kioo. Kwa hiyo, katika mfumo wa kufupishwa, molekuli ya mtu binafsi huhifadhi ubinafsi wao (ambayo ni muhimu wakati wa kuzingatia muundo wa elektroniki wa kioo). Molekuli hushikiliwa kwenye kioo na vikosi vya van der Waals, kwa kiasi kikubwa huamua sifa za jumla za C60 ngumu.

Katika halijoto ya kawaida, kioo cha C 60 kina kimiani cha ujazo (fcc) kilicho katikati ya uso na kimiani cha 1.415 nm, lakini joto linapopungua, mabadiliko ya awamu ya kwanza hutokea (T cr ≈260) na kioo C 60. hubadilisha muundo wake kwa ujazo rahisi (latiti mara kwa mara 1.411 nm). Katika halijoto T > Tcr, molekuli za C60 huzunguka kwa machafuko kuzunguka kituo chao cha usawa, na inaposhuka hadi halijoto muhimu, shoka mbili za mzunguko hugandishwa. Kufungia kamili ya mzunguko hutokea 165 K. Muundo wa kioo wa C 70 kwa joto kwa utaratibu wa joto la kawaida ulijifunza kwa undani katika kazi. Kama ifuatavyo kutoka kwa matokeo ya kazi hii, fuwele za aina hii zina kimiani kilichowekwa katikati ya mwili (bcc) na mchanganyiko mdogo wa awamu ya hexagonal.

Sifa za macho zisizo za mstari

Uchambuzi wa muundo wa elektroniki wa fullerenes unaonyesha uwepo wa mifumo ya π-elektroni, ambayo kuna maadili makubwa ya unyeti usio na mstari. Fullerenes kweli hazina mstari sifa za macho. Walakini, kwa sababu ya ulinganifu wa juu wa molekuli ya C 60, kizazi cha harmonic ya pili kinawezekana tu wakati asymmetry inaletwa kwenye mfumo (kwa mfano, nje. uwanja wa umeme) Kutoka kwa mtazamo wa vitendo, kasi ya juu ya uendeshaji (~ 250 ps), ambayo huamua ukandamizaji wa kizazi cha pili cha harmonic, inavutia. Kwa kuongeza, C 60 fullerenes wana uwezo wa kuzalisha harmonic ya tatu.

Sehemu nyingine inayowezekana ya matumizi ya fullerenes na, kwanza kabisa, C 60 ni vifunga vya macho. Uwezekano wa kutumia nyenzo hii kwa urefu wa 532 nm ulionyeshwa kwa majaribio. Muda mfupi wa majibu hutoa fursa ya kutumia fullerenes kama vidhibiti mionzi ya laser na swichi za Q. Hata hivyo, kwa sababu kadhaa, ni vigumu kwa fullerenes kushindana na vifaa vya jadi hapa. Gharama ya juu, ugumu wa kutawanya fullerenes kwenye glasi, uwezo wa kuongeza oksidi haraka hewani, mbali na rekodi ya mgawo wa kuathiriwa usio na mstari, na kizingiti cha juu cha kuzuia mionzi ya macho (haifai kwa ulinzi wa macho) huunda. matatizo makubwa katika mapambano dhidi ya vifaa vinavyoshindana.

Mechanics ya quantum na fullerene

Imejaa maji (HyFn); (C 60 (H 2 O)n)

Hydrated fullerene C 60 - C 60 HyFn ni changamano chenye nguvu, haidrofiliki supramolecular inayojumuisha molekuli kamili ya C 60 iliyofungwa kwenye ganda la kwanza la ujazo, ambalo lina molekuli 24 za maji: C 60 @(H 2 O) 24. Ganda la maji hutengenezwa kwa sababu ya mwingiliano wa wafadhili-mpokeaji wa jozi pekee za elektroni za oksijeni za molekuli za maji zilizo na vituo vya kipokeaji elektroni kwenye uso wa fullerene. Wakati huo huo, molekuli za maji zinazoelekezwa karibu na uso wa fullerene zinaunganishwa na mtandao wa tatu-dimensional wa vifungo vya hidrojeni. Ukubwa wa C 60 HyFn inafanana na 1.6-1.8 nm. Hivi sasa, mkusanyiko wa juu wa C60, kwa namna ya C60 HyFn, ambayo imeundwa katika maji ni sawa na 4 mg / ml. [ angalia kiungo] Picha ya mmumunyo wa maji wa C 60 HyFn na ukolezi wa C 60 wa 0.22 mg/ml upande wa kulia.

Fullerene kama nyenzo ya teknolojia ya semiconductor

Fuwele ya molekuli ya fullerene ni semicondukta yenye pengo la bendi ya ~ 1.5 eV na sifa zake kwa njia nyingi zinafanana na zile za halvledare zingine. Kwa hiyo, idadi ya tafiti zimehusishwa na matumizi ya fullerenes kama nyenzo mpya kwa ajili ya maombi ya jadi katika umeme: diode, transistor, photocell, nk. Hapa, faida yao ikilinganishwa na silicon ya jadi ni muda mfupi wa photoresponse (vitengo ns). Hata hivyo, drawback kubwa ilikuwa athari ya oksijeni kwenye conductivity ya filamu za fullerene na, kwa hiyo, haja ya mipako ya kinga ilitokea. Kwa maana hii, inaahidi zaidi kutumia molekuli ya fullerene kama kifaa cha kujitegemea cha ukubwa wa nano na, hasa, kipengele cha kukuza.

Fullerene kama mpiga picha

Chini ya ushawishi wa inayoonekana (> 2 eV), ultraviolet na mfupi wavelength mionzi, fullerenes polymerize na katika fomu hii si kufutwa na vimumunyisho kikaboni. Ili kufafanua matumizi ya mpiga picha aliyejaa, tunaweza kutoa mfano wa kupata azimio la submicron (≈20 nm) wakati wa kupachika silicon na boriti ya elektroni kwa kutumia kinyago kilichotengenezwa kwa filamu ya C 60 iliyopolimishwa.

Viongezeo vya Fullerene kwa ukuaji wa filamu za almasi na CVD

Uwezekano mwingine wa kuvutia kwa matumizi ya vitendo ni matumizi ya viongeza vya fullerene katika ukuaji wa filamu za almasi kwa kutumia njia ya CVD (Chemical Vapor Deposition). Kuanzishwa kwa fullerenes katika awamu ya gesi ni ufanisi kutoka kwa pointi mbili za mtazamo: kuongeza kiwango cha malezi ya cores ya almasi kwenye substrate na kusambaza vitalu vya ujenzi kutoka kwa awamu ya gesi hadi kwenye substrate. Vitalu vya ujenzi ni vipande vya C2, ambavyo viligeuka kuwa nyenzo zinazofaa kwa ukuaji wa filamu ya almasi. Imeonyeshwa kwa majaribio kwamba kasi ya ukuaji wa filamu za almasi hufikia 0.6 µm/h, ambayo ni mara 5 zaidi kuliko bila matumizi ya fullerenes. Kwa ushindani wa kweli kati ya almasi na semiconductors nyingine katika microelectronics, ni muhimu kuendeleza njia ya heteroepitaxy ya filamu za almasi, lakini ukuaji wa filamu za kioo moja kwenye substrates zisizo za almasi bado ni tatizo lisiloweza kutatuliwa. Mojawapo ya njia zinazowezekana za kutatua tatizo hili ni kutumia safu ya bafa ya fullerenes kati ya substrate na filamu ya almasi. Sharti la utafiti katika mwelekeo huu ni mshikamano mzuri wa fullerenes kwa nyenzo nyingi. Masharti yaliyo hapo juu yanafaa haswa kuhusiana na utafiti wa kina wa almasi kwa matumizi yao katika kizazi kijacho cha kielektroniki. Utendaji wa juu (kasi iliyojaa ya drift); Kiwango cha juu cha conductivity ya mafuta na upinzani wa kemikali ikilinganishwa na nyenzo nyingine yoyote inayojulikana hufanya almasi kuwa nyenzo ya kuahidi kwa umeme wa kizazi kijacho.

Mchanganyiko wa Superconducting na C 60

Fuwele za molekuli za fullerenes ni semiconductors, hata hivyo, mwanzoni mwa 1991 iligundulika kuwa doping imara C 60 na kiasi kidogo cha chuma cha alkali husababisha kuundwa kwa nyenzo na conductivity ya metali, ambayo, wakati. joto la chini inakuwa superconductor. Aloying na C 60 unafanywa kwa kutibu fuwele na mvuke wa chuma kwa joto la digrii mia kadhaa Celsius. Katika kesi hii, muundo wa aina ya X 3 C 60 huundwa (X ni atomi ya chuma ya alkali). Chuma cha kwanza kuunganishwa kilikuwa potasiamu. Mpito wa kiwanja K 3 C 60 kwa hali ya superconducting hutokea kwa joto la 19 K. Hii ni thamani ya rekodi kwa superconductors ya molekuli. Hivi karibuni ilianzishwa kuwa fullerites nyingi zilizo na atomi za chuma za alkali katika uwiano wa aidha X 3 C 60 au XY 2 C 60 (X,Y ni atomi za chuma za alkali) zinamiliki superconductivity. Mmiliki wa rekodi kati ya superconductors za joto la juu (HTSC) za aina hizi zilikuwa RbCs 2 C 60 - Tcr yake = 33 K.

Athari za viambajengo vidogo vya fullerene kaboni nyeusi kwenye vizuia msuguano na sifa za antiwear za PTFE

Ikumbukwe kwamba uwepo wa fullerene C 60 katika mafuta ya madini huanzisha uundaji wa filamu ya kinga ya fullerene-polymer 100 nm nene kwenye nyuso za counterbodies. Filamu iliyoundwa inalinda dhidi ya uharibifu wa mafuta na oksidi, huongeza maisha ya vitengo vya msuguano katika hali ya dharura kwa mara 3-8, utulivu wa mafuta ya mafuta hadi 400-500 ° C na uwezo wa kuzaa wa vitengo vya msuguano kwa mara 2-3; huongeza safu ya shinikizo la uendeshaji wa vitengo vya msuguano kwa mara 1 5-2, hupunguza muda wa kukimbia wa counterbodies.

Maombi Mengine

Kwa kuongeza, fullerenes wamepata matumizi kama viungio katika rangi za intumescent (intumescent) zisizozuia moto. Kutokana na kuanzishwa kwa fullerenes, rangi huvimba chini ya ushawishi wa joto wakati wa moto, na kutengeneza safu ya povu-coke yenye mnene, ambayo huongeza muda wa joto wa miundo iliyolindwa kwa joto muhimu mara kadhaa.

Pia, fullerenes na derivatives zao mbalimbali za kemikali hutumiwa pamoja na polima za semiconducting za polyconjugated kwa ajili ya utengenezaji wa seli za jua.

Tabia za kemikali

Fullerenes, licha ya kukosekana kwa atomi za hidrojeni ambazo zinaweza kubadilishwa kama ilivyo kwa misombo ya kawaida ya kunukia, bado inaweza kutumika kwa mbinu mbalimbali za kemikali. Kwa mfano, miitikio kama vile mmenyuko wa Diels-Alder, mmenyuko wa Prato, na mmenyuko wa Bingel umetumiwa kwa ufanisi kwa utendakazi wa fullerenes. Fullerenes pia inaweza kuwa haidrojeni kuunda bidhaa kutoka C 60 H 2 hadi C 60 H 50.

Umuhimu wa matibabu

Vizuia oksijeni

Fullerenes ni antioxidants yenye nguvu zaidi inayojulikana leo. Kwa wastani, huzidi athari za antioxidants zote zilizojulikana hapo awali kwa mara 100-1000. Inachukuliwa kuwa kutokana na hili wana uwezo wa kupanua kwa kiasi kikubwa maisha ya wastani ya panya na minyoo. Wao hupatikana kwa asili katika shungite na hewa ya bahari. Inafikiriwa kuwa C60 fullerene, iliyoyeyushwa katika mafuta ya mzeituni, inaweza kuingizwa kwenye utando wa lipid wa bilayer wa seli na mitochondria na kufanya kama antioxidant inayoweza kutumika tena.

Mtu lazima alinde nyumba yake kutokana na mvua na baridi; bustani yako kutoka kwa wadudu; hewa kutoka kwa gesi za kutolea nje; maji kutoka kwa uchafu unaotoka viwanda hatarishi, yaani, mtu, anayeishi katika mazingira yake, lazima alinde makao yake kutokana na kuumbwa kwa mikono yake, kutoka kwa "mwenyewe."

Nani ataokoa mtu? Uzuri?

Kulingana na wanasayansi, kuna aina fulani ambayo inaweza kufanya maisha yetu iwe rahisi.

Huu ndio uzuri wa molekuli za kaboni za polyatomic zinazoitwa "fullerenes".

Fullerenes ni molekuli zisizo za kawaida zinazofanana na mpira wa miguu kwa umbo. Kama mpira, ni mashimo ndani na hata walitaka kuwaita "mpira," lakini haiwezekani kucheza mpira wa miguu na fullerene, kwani saizi yake ni nanometer 1, ambayo ni, bilioni moja ya mita.

Fullerenes ni ya nne, ambayo haijulikani hapo awali, marekebisho ya kaboni (tatu za kwanza ni grafiti, almasi, kaboni). Iligunduliwa mnamo 1985, kwa bahati mbaya. Mwanakemia Mwingereza na mwanaastrofizikia Harold Kroto, alipokuwa akisoma vumbi la nyota, alipendezwa na chembe za kaboni zilizopo hapo. Akiwa na ugumu wa kuzichambua, aligeukia msaada kwa wenzake wa Marekani Robert Curl na Richard Smalley, ambao walikuwa wakifanya kazi ya uvukizi wa vitu kwa kutumia laser. Wote watatu waliingia kwenye biashara kwa shauku. Grafiti inayoyeyuka ili kupata chembe zinazohitajika, walishangaa kupata molekuli za kaboni zisizojulikana kwenye mabaki, sawa na mpira wa soka. Kwa Harold Kroto, mwanzilishi wa hadithi hii, shell ya molekuli mpya ilikumbusha kazi maarufu ya mbunifu wa Marekani R.B. Fuller - jumba la geodesic la banda la Marekani kwenye maonyesho ya dunia ya EXPO-67. Kroteau alipendekeza kutaja chembe hizo mpya kwa heshima ya Fuller. Hivi ndivyo neno "fullerenes" lilivyoonekana.

Watafiti mara moja walituma ujumbe kuhusu ugunduzi wao kwa jarida la Nature.

Ugunduzi wa molekuli mpya umezua shauku ya ajabu katika utafiti wao zaidi. "Boom kamili" ilizuka, ambayo ilisababisha kuundwa kwa nanoteknolojia, na kwa msaada wao, kwa maendeleo ya vifaa visivyoonekana hapo awali na misombo iliyokusudiwa kwa nyanja mbalimbali za sayansi, teknolojia, dawa na pharmacology.

Mnamo 1996, R. Curl, H. Croto, R. Smalley alipokea Tuzo ya Nobel ya Kemia kwa ugunduzi wa fullerenes. Fullerenes wamefanya mapinduzi ya kweli! Na, ingawa hadi sasa matokeo yake yanaonekana tu katika sayansi na teknolojia, mapinduzi ya dawa hayako mbali.

Mapinduzi yana mrukaji wa ubora kutoka kwa micro..., sehemu ya milioni ya mita, hadi nano..., sehemu yake ya bilioni. Matarajio ya kupata dutu mpya kwa kutumia nanoteknolojia na, bila shaka, kuibuka kwa nanomedicine ("nano" katika tafsiri ina maana "kibeti") yanafunguka mbele yetu. Huenda bado huoni neno "nanomedicine" katika kamusi, lakini tasnia hii tayari imetangaza haki yake ya kuwepo.

Ndogo lakini sahihi:

Hebu tuchunguze mali ya fullerenes kutoka kwa mtazamo wa matumizi katika dawa.

Moja ya mali ya ajabu ya vitu hivi ni kwamba wana uwezo wa kuunda ufumbuzi wa maji. Kwa kuingiza fullerenes imara zaidi (inayoitwa C60) kwenye molekuli ya maji, wanasayansi waliweza kuunda mazingira yenye maji yanayofanana sana na mazingira katika seli za afya za mwili. Maji yaliyo na fullerene iliyojengwa ndani hupunguza radicals bure, yaani, ni antioxidant. Radicals bure ni sababu ya magonjwa mengi. Molekuli hizi zinazoundwa katika mwili wetu huharibu kromosomu na kusababisha seli kuzeeka, saratani, na kupungua kwa kinga. Wanakabiliwa na antioxidants - vitu vyenye manufaa vinavyochanganya na radicals bure na kuzuia athari zao za uharibifu.

Antioxidants ya kawaida ni dutu moja-kaimu, ya wakati mmoja. Wacha tuseme molekuli ya vitamini, ikichanganya na radical bure, huunda kiwanja kisicho na madhara na iko nje ya mchezo. Molekuli moja kwa radical? Si mengi! Na mpira wa fullerene ni wa muda mrefu: unabakia kucheza wakati wote, kuwa na mali ya kichawi ya kuvutia radicals bure. Kwa kuongezea, radicals kama hizo "zinazofuata" huchanganyika na kuunda vitu visivyo na madhara. Shukrani kwa uwepo wa fullerene, mchakato huu unaharakishwa sana, na kisha radicals bahati mbaya huacha mchezo kwa wingi. Suluhisho la Fullerene ni bora mara nyingi zaidi kuliko antioxidants ya kawaida. Wakati huo huo, watafiti wanasema kuwa fullerene sio dawa kwa maana ya kawaida ya neno, kwani dawa hiyo inakuza matibabu. ugonjwa fulani, na suluhu za fullerene hufanya kazi kwa upana zaidi, katika kiumbe kizima.

Dawa yenye kiambishi awali "nano"

Uwezekano wa nanoballs hizi kwa kweli haupunguki na hauzuiliwi tu kupigana na radicals bure. Fullerenes ina uwezo wa kuunda seti nzima ya misombo ya kibayolojia. Kwa kujaza cavity ya fullerene na dutu ya uponyaji, unaweza kuendesha mpira huu, kama kwenye mfukoni, kwa uhakika unaohitajika. Fullerenes kama hizo, zinazoitwa kwa mzaha zile zilizojazwa, zinaweza kutumika kupeleka viuavijasumu, vitamini na homoni kwa seli zilizo na ugonjwa. Juhudi zinazoendelea hasa zinafanywa ili kuunda dawa kamili kwa ajili ya matibabu ya magonjwa ya ubongo. Kwa mara ya kwanza ulimwenguni, kioksidishaji kamili cha matibabu ya seli za ubongo zilizoharibiwa kiliundwa katika Chuo Kikuu cha Tel Aviv. Matumizi yake yametoa matokeo chanya katika majaribio hadi sasa na wanyama. Maendeleo zaidi ya mbinu hii kwa ajili ya matibabu ya sclerosis nyingi na ugonjwa wa Alzheimer unatarajiwa. Majaribio yanafanywa na fullerenes kutoa dawa kupitia ngozi bila kutumia sindano. Mbinu zinatengenezwa ili kuharibu jenomu za virusi zinazopenya ndani seli hai. Kazi juu ya matumizi ya fullerenes kama dawa inaahidi. Tunaweza kuendelea kwa muda mrefu ... Utafiti juu ya dawa za fullerene dhidi ya saratani unafanywa duniani kote na matokeo yanatupa matumaini!

Inasikitisha kwamba mmoja wa wavumbuzi wao, Richard Smalley, hakuishi kuona ushindi wa mwisho wa nanoballs zinazotoa uhai. Alifariki mwaka 2005.

Utafiti juu ya uundaji wa kaboni ya uponyaji unaendelea, ingawa bado haujapita zaidi ya maabara.

Mawe ya slate na fullerenes:

Uvumbuzi bora mara nyingi huzungukwa na hekaya mwanzoni, na inaonekana kana kwamba wanaweza kufanya miujiza.

Katika Urusi, "fullerene homa" ilianza mwishoni mwa miaka ya 90 ya karne iliyopita. Ilihusishwa na mwamba wa kaboni wa shale - shungite, amana ambazo ziligunduliwa huko Karelia.

Kwa mujibu wa toleo moja, mwanajiolojia wa Soviet S. Tsipursky, baada ya kujifunza juu ya ugunduzi wa fullerenes, alihamisha shungite, ambayo alileta kutoka Karelia, kwa ajili ya utafiti kwenye maabara ya Chuo Kikuu cha Arizona huko Amerika. Matokeo ya utafiti huu, uliofanywa na ushiriki wa Tsipursky mwenyewe, yalichapishwa katika nakala katika jarida la kisayansi mnamo 1992. Ilisema kwamba maudhui madogo ya fullerenes yalipatikana katika shungite. Hii ikawa hisia iliyosababisha utafiti zaidi shungite kwa madhumuni ya dawa.

Hata hivyo, oh mali ya uponyaji Shungite kwa muda mrefu imekuwa hadithi. Slate hii ya rangi nyeusi ya kutisha iliitwa jiwe la slate katika siku za zamani. Kisha ikapokea jina "shungite" - kutoka kijiji cha Karelian cha Shunga, ambapo chemchemi iliyo na maji ya uponyaji ilipitia amana za mwamba huu. Wazee wa eneo hilo walisema kwamba shungite itaponya magonjwa mia moja. Kulingana na hadithi, mtukufu Ksenia Romanova, aliyehamishwa kwa mikoa hii na Boris Godunov, aliponywa magonjwa mengi hapa. Huyu ndiye mama wa Tsar wa kwanza wa Urusi Mikhail Fedorovich. Kwa kumbukumbu yake, chemchemi ya miujiza iliitwa "Ufunguo wa Tsarevich". Walakini, baada ya kuachiliwa kwa Ksenia, walimsahau. Ksenia Romanova alikuwa bibi-mkubwa wa Peter Mkuu na, labda, hadithi za familia kuhusu mali ya uponyaji ya jiwe la slate zilimfikia. Labda jiwe pia lilikuwa na mali ya antiseptic. Kwa njia moja au nyingine, kuna habari kwamba Petro aliamuru kuweka jiwe la mawe kwenye mikoba ya askari na kulishusha ndani ya vyungu vya maji, “ili kuhifadhi nguvu za tumbo lake.” Askari wa jeshi la Uswidi, ambao walishindwa katika Vita vya Poltava, kwa wazi hawakuweza kudumisha "ngome ya tumbo": katika msimu wa joto wa 1709, walipigwa sana na janga la kuhara damu ambalo lilizuka wakati huo.

Miamba ya Shungite hutumiwa katika ujenzi na madini, na ndani Hivi majuzi Shungite hutumiwa kwa mafanikio katika vichungi kwa utakaso wa maji.

Mnamo 2003, ambayo ni, miaka kumi baada ya uchapishaji wa kwanza wa kupendeza, nakala ilichapishwa katika Jarida la Jumuiya ya Kijiolojia ya Amerika, ambayo iliripoti kwamba ukaguzi wa kina haukuthibitisha uwepo wa fullerenes katika shungite. Kwa kuongeza, hata kama walikuwapo, athari ya uponyaji haitaundwa na jiwe yenyewe, lakini kwa ufumbuzi wake wa maji.

Elektroniki za Kikaboni:

Wanasayansi katika Taasisi ya Teknolojia ya Georgia, kama matokeo ya utafiti wao, wameunda matrix ya transistors ya kasi ya juu ya athari ya shamba kulingana na C60 fullerenes.

Profesa Bernard Kippelen alibainisha kuwa semiconductors ya kikaboni ni nyenzo mpya kabisa, ya kisasa na yenye kuahidi sana katika nanoelectronics.

Upeo wa matumizi ya nanoelectronics hai ni kubwa: kutoka kwa maonyesho na mabango ya kielektroniki amilifu, hadi lebo za RFID na kompyuta zinazonyumbulika.

Nanocosmetics: seli za urembo:

Nanoteknolojia bado inasomwa, lakini mstari mzima wa bidhaa za vipodozi tayari umeonekana ambazo hutumia mali ya ajabu ya fullerenes. Juu ya ufungaji wa bidhaa hizo kwa kawaida huandika: "ina fullerenes" au "ina C60" (hii ndiyo molekuli imara zaidi ya kundi hili). Wazalishaji wanadai kuwa creams zilizo na fullerenes huboresha kwa kiasi kikubwa hali ya ngozi ya kukomaa, kupunguza kasi ya mchakato wa kuzeeka, na kudumisha elasticity na upya wa uso.

Chini ya ulinzi:

Nanomedicine ni mwelekeo mpya kabisa katika mapambano dhidi ya magonjwa. Na, licha ya ukweli kwamba maoni na miradi yake bado iko katika hatua ya utafiti wa maabara, hakuna shaka kuwa siku zijazo ni za nanomedicine.

Fullerenes zipo kila mahali katika Asili, na haswa ambapo kuna kaboni na nguvu nyingi. Zinapatikana karibu na nyota za kaboni, ndani nafasi ya nyota, mahali ambapo umeme hupiga, karibu na mashimo ya volcano, hutengenezwa wakati gesi inawaka katika jiko la gesi la nyumbani au katika moto wa nyepesi ya kawaida.

Fullerenes pia hupatikana katika maeneo ambayo miamba ya kaboni ya zamani hujilimbikiza. Mahali maalum ni mali ya madini ya Karelian - shungites. Miamba hii, iliyo na hadi 80% ya kaboni safi, ina umri wa miaka bilioni 2. Asili ya asili yao bado haijulikani wazi. Moja ya mawazo ni kuanguka kwa meteorite kubwa ya kaboni.

Fullerenes katika Shungites Stone ni mada inayojadiliwa sana katika machapisho mengi yaliyochapishwa na kwenye tovuti. Kuna maoni mengi yanayopingana juu ya suala hili, ambayo inazua maswali mengi kati ya wasomaji na watumiaji wa bidhaa za shungite. Je, shungiti kweli zina aina ya molekuli ya kaboni - fullerenes? Je, "Maji ya Kivita" ya uponyaji yana fullerenes? Je, inawezekana kunywa maji yaliyoingizwa na shungite, na itakuwa na faida gani? Kulingana na uzoefu wetu katika utafiti wa kisayansi katika mali ya shungites mbalimbali, hapa chini tunatoa maoni yetu juu ya haya na maswali mengine yanayoulizwa mara kwa mara.

Kwa sasa matumizi mapana ilipokea bidhaa zinazotengenezwa kwa kutumia Karelian shungites. Hizi ni vichungi mbalimbali vya utakaso wa maji, piramidi, pendants, bidhaa ambazo hulinda kutokana na mionzi ya umeme, pastes na jiwe lililokandamizwa la shungite na aina nyingine nyingi za bidhaa zinazotolewa kama bidhaa za kuzuia, matibabu na afya. Wakati huo huo, kama sheria, katika miaka ya hivi karibuni, mali ya dawa aina mbalimbali Shungites huhusishwa na fullerenes zilizomo.

Mara tu baada ya kugunduliwa kwa fullerenes mnamo 1985, utafutaji unaoendelea yao katika Asili. Fullerenes wamegunduliwa ndani Karelian shungite, kama ilivyoripotiwa katika machapisho mbalimbali ya kisayansi. Kwa upande mwingine, tumeanzisha mbinu mbadala za kutenganisha fullerenes kutoka shungites na kuthibitisha uwepo wao. Masomo yalichanganua sampuli zilizochukuliwa katika maeneo tofauti ya Zaonezhye, ambapo miamba ya shungite hutokea. Kabla ya uchambuzi, sampuli za shungite zilivunjwa hadi hali ya kutawanywa.

Hebu tukumbuke kwamba shungites ni latiti ya silicate ya openwork, voids ambayo imejaa kaboni ya shungite, ambayo katika muundo wake ni bidhaa ya kati kati ya kaboni ya amorphous na grafiti. Shungite carbon pia ina misombo ya asili ya kikaboni ya chini na ya juu ya Masi (POHCS) isiyojulikana muundo wa kemikali. Shungites hutofautiana katika muundo wa msingi wa madini (aluminosilicate, siliceous, carbonate) na muundo wa kaboni ya shungite. Shungites imegawanywa katika kaboni ya chini (hadi 5% C), kaboni ya kati (5 - 25% C) na kaboni ya juu (25 - 80% C). Baada ya mwako kamili wa shungite, pamoja na silicon, Fe, Ni, Ca, Mg, Zn, Cd, V, Mo, Cu, Ce, As, W na mambo mengine hupatikana kwenye majivu.

Fullerene katika kaboni ya shungite iko katika muundo wa mchanganyiko maalum wa wafadhili wa polar na PONVS. Kwa hiyo, uchimbaji wa ufanisi wa fullerenes kutoka humo na vimumunyisho vya kikaboni, kwa mfano toluene, ambayo fullerenes ni mumunyifu sana, haitokei, na uchaguzi wa njia hiyo ya uchimbaji mara nyingi husababisha matokeo yanayopingana kuhusu uwepo wa kweli wa fullerenes katika shungites.

Katika suala hili, tumeanzisha njia ya uchimbaji wa ultrasonic wa utawanyiko wa sabuni ya maji ya shungites na uhamisho wa baadaye wa fullerenes kutoka katikati ya polar hadi awamu ya kutengenezea kikaboni. Baada ya hatua kadhaa za uchimbaji, mkusanyiko na utakaso, inawezekana kupata suluhisho katika hexane, UV-vis na IR spectra ambayo ni tabia ya spectra ya C60 safi fullerene. Pia, ishara ya wazi katika wigo wa wingi na m / z = 720 (Mchoro hapa chini) ni uthibitisho usio na uhakika wa kuwepo kwa C60 tu fullerene katika shungites.

252 CF-PD wingi wa wigo wa dondoo ya shungite. Ishara katika 720 amu ni C60 fullerene, na ishara katika 696, 672 ni tabia ions vipande vya C60 fullerene sumu chini ya hali ya ionization plasma desorption.

Hata hivyo, tuligundua kwamba si kila sampuli ya shungite ina fullerenes. Kati ya sampuli zote za shungite zilizotolewa kwetu na Taasisi ya Jiolojia ya Kituo cha Sayansi cha Karelian cha Chuo cha Sayansi cha Urusi (Petrozavodsk, Russia) na kuchaguliwa kutoka maeneo tofauti ya kutokea kwa miamba ya shungite, fullerene C 60 ilipatikana tu katika sampuli moja ya shungite ya kaboni yenye zaidi ya 80% ya kaboni. Zaidi ya hayo, ilikuwa na takriban 0.04 wt fullerene. %. Kutokana na hili tunaweza kuhitimisha kwamba si kila sampuli ya shungite ina fullerene, angalau kwa kiasi ambacho kinaweza kugunduliwa na mbinu za kisasa nyeti za uchambuzi wa physicochemical.

Pamoja na hili, inajulikana kuwa shungites inaweza kuwa na kiasi kikubwa cha uchafu, ikiwa ni pamoja na ioni za metali nzito za polyvalent. Na kwa hiyo, maji yaliyoingizwa na shungite yanaweza kuwa na uchafu usiohitajika, wenye sumu.

Lakini kwa nini basi maji ya Martial (Karelian maji ya asili, kupita kwenye miamba iliyo na shungite) ina mali hiyo ya kipekee ya kibiolojia. Hebu tukumbuke kwamba nyuma katika wakati wa Peter I, na kwa mpango wake binafsi, chemchemi ya uponyaji "Maji ya Marcial" iligunduliwa huko Karelia (kwa maelezo zaidi, ona). Kwa muda mrefu hakuna mtu anayeweza kueleza sababu ya maalum mali ya dawa chanzo hiki. Ilifikiriwa kuwa maudhui ya chuma yaliyoongezeka katika maji haya ndiyo sababu ya madhara ya kukuza afya. Walakini, kuna vyanzo vingi vya chuma duniani, lakini, kama sheria, athari za matibabu ya kuzichukua ni mdogo sana. Tu baada ya ugunduzi wa fullerene katika miamba ya shungite ambayo chanzo kinapita, dhana ilitokea kwamba fullerene ndiyo sababu kuu, quintessence ya athari ya matibabu ya maji ya Martial.

Hakika, maji yanayopita kwenye tabaka za miamba ya shungite "iliyooshwa" kwa muda mrefu haina tena kiasi kinachoonekana cha uchafu unaodhuru. Maji "yamejaa" na muundo ambao mwamba hutoa. Fullerene iliyo katika shungite inakuza kuagiza miundo ya maji na uundaji wa nguzo za hidrati-kama fullerene ndani yake na upatikanaji wa mali ya kipekee ya kibiolojia ya maji ya Marcial. Shungite iliyopigwa na fullerene ni aina ya muundo wa asili kwa maji kupita ndani yake. Wakati huo huo, hakuna mtu ambaye bado ameweza kugundua fullerenes katika maji ya Marcial au katika infusion ya maji ya shungite: ama hawajaoshwa nje ya shungites, au ikiwa wameosha, basi kwa kiasi kidogo kwamba hawawezi kuoshwa. hugunduliwa na njia yoyote inayojulikana. Kwa kuongeza, inajulikana kuwa fullerenes haipatikani kwa maji katika maji. Na ikiwa molekuli za fullerene zilikuwa kwenye maji ya Martial, basi mali zake za manufaa zingehifadhiwa kwa muda mrefu sana. Walakini, inafanya kazi kwa muda mfupi tu. Kama vile "maji kuyeyuka", yaliyojaa nguzo, miundo kama barafu, maji ya Marcial, yenye miundo kama fullerene inayotoa uhai, huhifadhi sifa zake kwa saa chache tu. Wakati wa kuhifadhi maji ya Martial, na pia "maji kuyeyuka," aliamuru vikundi vya maji vijiharibu na maji hupata mali ya kimuundo kama maji ya kawaida. Kwa hivyo, hakuna maana katika kumwaga maji kama hayo kwenye vyombo na kuihifadhi kwa muda mrefu. Haina kipengele cha kutengeneza muundo na kusaidia muundo - fullerene C 60 katika hali ya maji, ambayo ina uwezo wa kudumisha makundi ya maji yaliyoagizwa kwa muda mrefu usiojulikana. Kwa maneno mengine, ili maji kuhifadhi miundo yake ya nguzo ya asili kwa muda mrefu, uwepo wa mara kwa mara wa kipengele cha kutengeneza muundo ndani yake ni muhimu. Kwa hili, molekuli ya fullerene ni mojawapo, kama tulivyoshawishika kwa kusoma mali ya kipekee ya hydrated fullerene C 60 kwa miaka mingi.

Yote ilianza mnamo 1995, tulipounda mbinu ya kutengeneza miyeyusho ya molekuli ya colloidal ya fullerenes ya hidrati katika maji. Kisha tukafahamiana na kitabu kinachoelezea juu ya mali isiyo ya kawaida ya maji ya Martial. Tulijaribu kuzaliana kiini cha asili cha maji ya Marcial katika hali ya maabara. Kwa kusudi hili, maji yaliyotakaswa sana yalitumiwa, ambayo hydrated fullerene C 60 iliongezwa kwa dozi ndogo sana kwa kutumia teknolojia maalum. Baada ya hayo, vipimo mbalimbali vya kibiolojia vilianza kufanywa kwa kiwango cha biomolecules binafsi, seli hai na kiumbe mzima. Matokeo yalikuwa ya kushangaza. Karibu na ugonjwa wowote, tulipata athari chanya tu za kibaolojia za maji na hydrated fullerene C 60, na athari za matumizi yake sio tu sanjari kabisa, lakini hata zilizidi kwa njia nyingi athari ambazo zilielezewa kwa maji ya Martial nyuma katika nyakati za Peter. Mabadiliko mengi ya pathological katika kiumbe hai huenda, na inarudi kwa hali yake ya kawaida, yenye afya. Lakini hii sio dawa inayolengwa na sio dutu ya kigeni. kiwanja cha kemikali, lakini tu mpira wa kaboni kufutwa katika maji. Kwa kuongezea, inaonekana kwamba hydrated fullerene C 60 husaidia kurudisha mabadiliko yoyote hasi katika mwili kwa "hali ya kawaida" kwa kurejesha na kudumisha miundo ambayo ilizaa, kama tumbo, katika mchakato wa asili ya maisha.

Kwa hiyo, inaonekana, si kwa bahati kwamba Orlov A.D. katika kitabu chake "Shungite - jiwe maji safi., kulinganisha mali ya shungites na fullerenes, inazungumza juu ya mwisho kama quintessence ya afya.

1. Buseck et al. Fullerenes kutoka kwa Mazingira ya Kijiolojia. Sayansi 10 Julai 1992: 215-217. DOI: 10.1126/sayansi.257.5067.215.
2. N.P. Yushkin. Muundo wa globular supramolecular ya shungite: data kutoka kwa skanning tunneling microscopy. DAN, 1994, juzuu ya 337, nambari 6 uk. 800-803.
3. V.A. Reznikov. Yu.S. Polekhovsky. Amorphous shungite carbon ni kati ya asili kwa ajili ya malezi ya fullerenes. Barua kwa ZhTF. 2000. t. 26. karne. 15. uk.94-102.
4. Peter R. Buseck. Fullerenes za kijiolojia: mapitio na uchambuzi. Barua za Sayansi ya Dunia na Sayari.V 203, I 3-4, 15 Novemba 2002, Kurasa 781-792
5. N.N. Rozhkova, G. V. Andrievsky. Mifumo ya colloidal yenye maji kulingana na kaboni ya shungite na uchimbaji wa fullerenes kutoka kwao. Warsha ya 4 ya Kimataifa ya Miaka Miwili nchini Urusi "Fullerenes na Nguzo za Atomiki" IWFAC"99 Oktoba 4 - 8, 1999, St. Petersburg, Russia. Book of Abstracts, p.330.
6. N.N. Rozhkova, G.V. Andrievsky. Fullerenes katika kaboni ya shungite. Sat. kisayansi inafanya kazi kimataifa Kongamano "Fullerenes na miundo-kama fullerene": Juni 5-8, 2000, BSU, Minsk, 2000, ukurasa wa 63-69.
7. N.N. Rozhkova, G.V. Andrievsky. Nanocolloids ya kaboni ya shungite. uchimbaji wa fullerenes na vimumunyisho vyenye maji. Sat. Kisayansi kesi za semina ya kimataifa ya III "Mineralogy na maisha: homologues biomineral", Juni 6-8, 2000, Syktyvkar, Russia, Geoprint, 2000, pp. 53-55.
8. S.A. Vishnevsky. Maeneo ya uponyaji ya Karelia. Nyumba ya Uchapishaji ya Jimbo la Jamhuri ya Kijamii ya Kisovyeti ya Karelian Autonomous, Petrozavodsk, 1957, 57 p.
9. Fullerenes: Quintessence ya Afya. Sura ya uk. 79-98 katika kitabu: A.D. Orlov. "Shungite ni jiwe la maji safi." Moscow-St. Petersburg: "DILYA Publishing House", 2004. - 112 pp.; na kwenye mtandao kwenye tovuti (www.golkom.ru/book/36.html).

Fullerene C 60

Fullerene C 540

Fullerenes, mpira wa kikapu au mpira wa kikapu- misombo ya molekuli ya darasa la aina ya allotropiki ya kaboni (nyingine ni almasi, carbine na grafiti) na ni polihedra iliyofungwa iliyounganishwa na idadi sawa ya atomi za kaboni tatu. Viunganisho hivi vina jina lao kwa mhandisi na mbuni Richard Buckminster Fuller, ambaye miundo ya geodetic ilijengwa juu ya kanuni hii. Hapo awali, darasa hili la misombo lilipunguzwa kwa miundo iliyo na nyuso za pentagonal na hexagonal tu. Kumbuka kwamba kwa kuwepo kwa polyhedron iliyofungwa iliyojengwa kutoka n vipeo vinavyounda nyuso za pentagonal na hexagonal tu, kulingana na nadharia ya Euler ya polihedra, ambayo inasema uhalali wa usawa. | n | − | e | + | f | = 2 (wapi | n | , | e| na | f| kwa mtiririko huo, idadi ya wima, kingo na nyuso), hali ya lazima ni uwepo wa nyuso 12 za pentagonal na n/ 2 - 10 nyuso za hexagonal. Ikiwa muundo wa molekuli kamili, pamoja na atomi za kaboni, ni pamoja na atomi za vitu vingine vya kemikali, basi ikiwa atomi za vitu vingine vya kemikali ziko ndani ya sura ya kaboni, fullerenes kama hizo huitwa endohedral, ikiwa nje - exohedral.

Historia ya ugunduzi wa fullerenes

Mali ya muundo wa fullerenes

Katika molekuli kamili, atomi za kaboni ziko kwenye vipeo vya hexagoni za kawaida na pentagoni, ambazo hufanya uso wa tufe au ellipsoid. Mwanachama mwenye ulinganifu zaidi na aliyesoma kikamilifu zaidi wa familia ya fullerene ni fullerene (C 60), ambapo atomi za kaboni huunda ikosahedron iliyopunguzwa yenye hexagoni 20 na pentagoni 12 na inafanana na mpira wa soka. Kwa kuwa kila atomi ya kaboni ya C 60 fullerene ni ya wakati huo huo ya hexagoni mbili na pentagoni moja, atomi zote katika C 60 ni sawa, ambayo inathibitishwa na wigo wa sumaku ya nyuklia (NMR) ya isotopu 13 C - ina mstari mmoja tu. Hata hivyo, sio vifungo vyote vya C-C vina urefu sawa. Bondi ya C=C, ambayo ni upande wa kawaida wa heksagoni mbili, ni 1.39 Å, na dhamana ya C-C, inayojulikana kwa heksagoni na pentagoni, ni ndefu na sawa na 1.44 Å. Kwa kuongeza, dhamana ya aina ya kwanza ni mara mbili, na ya pili ni moja, ambayo ni muhimu kwa kemia ya fullerene C60.

Inayofuata ya kawaida ni C 70 fullerene, ambayo inatofautiana na C 60 fullerene kwa kuingiza ukanda wa atomi 10 za kaboni kwenye eneo la Ikweta la C 60, kama matokeo ambayo molekuli ya C 70 imeinuliwa na inafanana na mpira wa raga. umbo.

Mchanganyiko wa Fullerene

Fullerenes za kwanza zilitengwa kutoka kwa mivuke ya grafiti iliyofupishwa iliyopatikana kwa miale ya laser ya sampuli za grafiti ngumu. Kwa kweli, hizi zilikuwa athari za dutu. Hatua inayofuata muhimu ilichukuliwa mwaka wa 1990 na W. Kretschmer, Lamb, D. Huffman na wengine, ambao walitengeneza mbinu ya kuzalisha kiasi cha gramu ya fullerenes kwa kuchoma electrodes ya grafiti katika arc ya umeme katika anga ya heliamu kwa shinikizo la chini. . Wakati wa mmomonyoko wa anode, soti iliyo na kiasi fulani cha fullerenes iliwekwa kwenye kuta za chumba. Baadaye, iliwezekana kuchagua vigezo bora vya uvukizi wa elektroni (shinikizo, muundo wa anga, sasa, kipenyo cha elektroni), ambapo mavuno ya juu zaidi ya fullerenes hupatikana, wastani wa 3-12% ya nyenzo ya anode, ambayo. hatimaye huamua gharama kubwa ya fullerenes.

Hapo awali, majaribio yote ya wajaribu kutafuta njia za bei nafuu na zenye tija zaidi za kutengeneza idadi ya gramu ya fullerenes (kuchoma hidrokaboni kwenye moto, usanisi wa kemikali, n.k.) haikuleta mafanikio na njia ya "arc" ilibaki kuwa yenye tija zaidi. muda mrefu (tija kuhusu 1 g/saa) . Baadaye, Mitsubishi iliweza kuanzisha uzalishaji wa viwandani wa fullerenes kwa kuchoma hidrokaboni, lakini fullerenes kama hizo zina oksijeni na kwa hivyo njia ya arc bado ndiyo njia pekee inayofaa ya kutengeneza fullerenes safi.

Utaratibu wa uundaji wa fullerenes katika arc bado haujulikani, kwa kuwa michakato inayotokea katika eneo la mwako wa arc haina msimamo wa thermodynamically, ambayo inachanganya sana uzingatiaji wao wa kinadharia. Iliwezekana tu kuthibitisha bila kukanusha kuwa fullerene imekusanywa kutoka kwa atomi za kaboni za kibinafsi (au vipande vya C 2). Kwa uthibitisho, grafiti ya 13 C iliyosafishwa sana ilitumika kama elektrodi ya anode, elektrodi nyingine ilitengenezwa kwa grafiti ya kawaida ya C 12. Baada ya uchimbaji wa fullerenes, ilionyeshwa na NMR kuwa atomi 12 C na 13 C ziko juu ya uso bila mpangilio. ya fullerene. Hii inaonyesha mgawanyiko wa nyenzo za grafiti katika atomi za kibinafsi au vipande vya kiwango cha atomiki na kuunganishwa kwao kwa molekuli kamili. Hali hii ilitulazimisha kuachana na taswira ya taswira ya uundaji wa fullerenes kama matokeo ya kukunjana kwa tabaka za grafiti za atomiki kwenye nyanja zilizofungwa.

Kuongezeka kwa kasi kwa jumla ya idadi ya mitambo kwa ajili ya kuzalisha fullerenes na kazi ya mara kwa mara ya kuboresha mbinu za utakaso wao imesababisha kupunguza kwa kiasi kikubwa gharama ya C 60 katika kipindi cha miaka 17 iliyopita - kutoka $ 10,000 hadi $ 10-15 kwa gramu, ambayo imewafikisha katika hatua ya matumizi halisi ya viwanda.

Kwa bahati mbaya, licha ya uboreshaji wa njia ya Huffman-Kretschmer (HK), haiwezekani kuongeza mavuno ya fullerenes kwa zaidi ya 10-20% ya jumla ya wingi wa grafiti iliyochomwa. Ikiwa tunazingatia gharama ya juu ya bidhaa ya awali - grafiti, inakuwa wazi kuwa njia hii ina vikwazo vya msingi. Watafiti wengi wanaamini kuwa haitawezekana kupunguza gharama ya fullerenes zinazozalishwa na njia ya crystallization ya kemikali chini ya dola chache kwa gramu. Kwa hiyo, juhudi za idadi ya vikundi vya utafiti zinalenga kutafuta mbinu mbadala za kuzalisha fullerenes. Mafanikio makubwa zaidi katika eneo hili yalipatikana na kampuni ya Mitsubishi, ambayo, kama ilivyotajwa hapo juu, iliweza kuanzisha uzalishaji wa viwandani wa fullerenes kwa kuchoma hidrokaboni kwenye moto. Gharama ya fullerenes vile ni kuhusu $ 5 / gramu (2005), ambayo haikuathiri kwa njia yoyote gharama ya fullerenes ya arc umeme.

Ikumbukwe kwamba gharama kubwa ya fullerenes imedhamiriwa sio tu na mavuno yao ya chini wakati wa kuchoma grafiti, lakini pia kwa ugumu wa kutenganisha, kutakasa na kutenganisha wingi tofauti wa fullerenes kutoka kwa kaboni nyeusi. Njia ya kawaida ni kama ifuatavyo: soti iliyopatikana kwa kuchoma grafiti huchanganywa na toluini au kutengenezea kikaboni (yenye uwezo wa kufuta kwa ufanisi fullerenes), kisha mchanganyiko huchujwa au centrifuged, na suluhisho iliyobaki hutolewa. Baada ya kuondoa kutengenezea, mvua ya giza, laini-fuwele inabaki - mchanganyiko wa fullerenes, kwa kawaida huitwa fullerite. Muundo wa fullerite ni pamoja na maumbo mbalimbali ya fuwele: fuwele ndogo za molekuli C 60 na C 70 na fuwele C 60 / C 70, ambayo ni ufumbuzi imara. Kwa kuongeza, fullerite daima ina kiasi kidogo cha fullerenes ya juu (hadi 3%). Mgawanyiko wa mchanganyiko wa fullerenes katika sehemu za molekuli ya mtu binafsi hufanyika kwa kutumia kromatografia ya kioevu kwenye nguzo na chromatography ya kioevu ya shinikizo la juu (HPLC). Mwisho hutumiwa hasa kwa kuchambua usafi wa fullerenes pekee, kwa kuwa unyeti wa uchambuzi wa njia ya HPLC ni ya juu sana (hadi 0.01%). Hatimaye, hatua ya mwisho ni kuondolewa kwa mabaki ya kutengenezea kutoka kwa sampuli thabiti ya fullerene. Inafanywa kwa kuweka sampuli kwa joto la 150-250 o C chini ya hali ya utupu yenye nguvu (kuhusu 0.1 torr).

Sifa za kimwili na umuhimu uliotumika wa fullerenes

Fullerites

Mifumo iliyofupishwa inayojumuisha molekuli kamili huitwa fullerites. Mfumo uliosomwa zaidi wa aina hii ni fuwele C 60, chini ya mfumo wa fuwele C 70. Uchunguzi wa fuwele za fullerenes za juu huzuiwa na ugumu wa maandalizi yao. Atomi za kaboni katika molekuli kamili zimeunganishwa na σ- na π-vifungo, ilhali hakuna kifungo cha kemikali (kwa maana ya kawaida ya neno) kati ya molekuli za fullerene katika fuwele. Kwa hiyo, katika mfumo wa kufupishwa, molekuli ya mtu binafsi huhifadhi ubinafsi wao (ambayo ni muhimu wakati wa kuzingatia muundo wa elektroniki wa kioo). Molekuli hushikiliwa kwenye kioo na vikosi vya van der Waals, kwa kiasi kikubwa huamua sifa za jumla za C60 ngumu.

Kwa joto la kawaida, kioo cha C 60 kina kimiani cha ujazo (fcc) kilicho katikati ya uso na kimiani cha 1.415 nm, lakini joto linapopungua, mabadiliko ya awamu ya kwanza hutokea (T cr ≈260 K) na C 60. kioo hubadilisha muundo wake kwa ujazo rahisi (latiti mara kwa mara 1.411 nm) . Katika halijoto T > Tcr, molekuli za C60 huzunguka kwa machafuko kuzunguka kituo chao cha usawa, na inaposhuka hadi halijoto muhimu, shoka mbili za mzunguko hugandishwa. Kufungia kamili ya mzunguko hutokea 165 K. Muundo wa kioo wa C 70 kwa joto kwa utaratibu wa joto la kawaida ulijifunza kwa undani katika kazi. Kama ifuatavyo kutoka kwa matokeo ya kazi hii, fuwele za aina hii zina kimiani kilichowekwa katikati ya mwili (bcc) na mchanganyiko mdogo wa awamu ya hexagonal.

Sifa za macho zisizo za mstari za fullerenes

Uchambuzi wa muundo wa elektroniki wa fullerenes unaonyesha uwepo wa mifumo ya π-elektroni, ambayo kuna maadili makubwa ya unyeti usio na mstari. Fullerenes kweli zina sifa zisizo za mstari za macho. Hata hivyo, kutokana na ulinganifu wa juu wa molekuli ya C 60, kizazi cha harmonic ya pili kinawezekana tu wakati asymmetry inapoingizwa kwenye mfumo (kwa mfano, na uwanja wa nje wa umeme). Kutoka kwa mtazamo wa vitendo, kasi ya juu ya uendeshaji (~ 250 ps), ambayo huamua ukandamizaji wa kizazi cha pili cha harmonic, inavutia. Kwa kuongeza, C 60 fullerenes wana uwezo wa kuzalisha harmonic ya tatu.

Sehemu nyingine inayowezekana ya matumizi ya fullerenes na, kwanza kabisa, C 60 ni vifunga vya macho. Uwezekano wa kutumia nyenzo hii kwa urefu wa 532 nm ulionyeshwa kwa majaribio. Muda mfupi wa majibu hukuruhusu kutumia fullerenes kama vidhibiti vya mionzi ya leza na swichi za Q. Hata hivyo, kwa sababu kadhaa, ni vigumu kwa fullerenes kushindana na vifaa vya jadi hapa. Gharama ya juu, ugumu wa kutawanya fullerenes kwenye glasi, uwezo wa kuongeza oksidi haraka hewani, mbali na rekodi ya mgawo wa unyeti usio na mstari, na kizingiti cha juu cha kuzuia mionzi ya macho (haifai kwa ulinzi wa macho) husababisha ugumu mkubwa katika mapambano dhidi ya vifaa vinavyoshindana.

Mechanics ya quantum na fullerene

Imejaa maji (HyFn); (C 60 @(H 2 O)n)

Suluhisho la maji C 60 HyFn

Hydrated fullerene C 60 - C 60 HyFn ni changamano chenye nguvu, haidrophilic supramolecular inayojumuisha molekuli kamili ya C 60 iliyofungwa kwenye ganda la kwanza la ujazo, ambalo lina molekuli 24 za maji: C 60 @(H 2 O) 24. Ganda la maji hutengenezwa kwa sababu ya mwingiliano wa wafadhili-mpokeaji wa jozi pekee za elektroni za oksijeni za molekuli za maji zilizo na vituo vya kipokeaji elektroni kwenye uso wa fullerene. Wakati huo huo, molekuli za maji zinazoelekezwa karibu na uso wa fullerene zinaunganishwa na mtandao wa tatu-dimensional wa vifungo vya hidrojeni. Ukubwa wa C 60 HyFn inafanana na 1.6-1.8 nm. Hivi sasa, mkusanyiko wa juu wa C60, kwa namna ya C60 HyFn, ambayo imeundwa katika maji ni sawa na 4 mg / ml. Picha ya mmumunyo wa maji wa C 60 HyFn na mkusanyiko wa C 60 wa 0.22 mg/ml upande wa kulia.

Fullerene kama nyenzo ya teknolojia ya semiconductor

Fuwele ya molekuli iliyojaa ni semicondukta yenye pengo la bendi ya ~ 1.5 eV na sifa zake kwa njia nyingi zinafanana na zile za halvledare zingine. Kwa hiyo, idadi ya tafiti zimehusishwa na matumizi ya fullerenes kama nyenzo mpya kwa ajili ya maombi ya jadi katika umeme: diode, transistor, photocell, nk. Hapa, faida yao ikilinganishwa na silicon ya jadi ni muda mfupi wa photoresponse (vitengo ns). Hata hivyo, drawback kubwa ilikuwa athari ya oksijeni kwenye conductivity ya filamu za fullerene na, kwa hiyo, haja ya mipako ya kinga ilitokea. Kwa maana hii, inaahidi zaidi kutumia molekuli ya fullerene kama kifaa cha kujitegemea cha ukubwa wa nano na, hasa, kipengele cha kukuza.

Fullerene kama mpiga picha

Chini ya ushawishi wa inayoonekana (> 2 eV), ultraviolet na mfupi wavelength mionzi, fullerenes polymerize na katika fomu hii si kufutwa katika vimumunyisho kikaboni. Ili kufafanua matumizi ya mpiga picha aliyejaa, tunaweza kutoa mfano wa kupata azimio la submicron (≈20 nm) wakati wa kupachika silicon na boriti ya elektroni kwa kutumia kinyago kilichotengenezwa kwa filamu ya C 60 iliyopolimishwa.

Viongezeo vya Fullerene kwa ukuaji wa filamu za almasi na CVD

Uwezekano mwingine wa kuvutia kwa matumizi ya vitendo ni matumizi ya viongeza vya fullerene katika ukuaji wa filamu za almasi kwa kutumia njia ya CVD (Chemical Vapor Deposition). Kuanzishwa kwa fullerenes katika awamu ya gesi ni ufanisi kutoka kwa pointi mbili za mtazamo: kuongeza kiwango cha malezi ya cores ya almasi kwenye substrate na kusambaza vitalu vya ujenzi kutoka kwa awamu ya gesi hadi kwenye substrate. Vitalu vya ujenzi ni vipande vya C2, ambavyo viligeuka kuwa nyenzo zinazofaa kwa ukuaji wa filamu ya almasi. Imeonyeshwa kwa majaribio kwamba kiwango cha ukuaji wa filamu za almasi hufikia 0.6 μm / saa, ambayo ni mara 5 zaidi kuliko bila matumizi ya fullerenes. Kwa ushindani wa kweli kati ya almasi na semiconductors nyingine katika microelectronics, ni muhimu kuendeleza njia ya heteroepitaxy ya filamu za almasi, lakini ukuaji wa filamu za kioo moja kwenye substrates zisizo za almasi bado ni tatizo lisiloweza kutatuliwa. Mojawapo ya njia zinazowezekana za kutatua tatizo hili ni kutumia safu ya bafa ya fullerenes kati ya substrate na filamu ya almasi. Sharti la utafiti katika mwelekeo huu ni mshikamano mzuri wa fullerenes kwa nyenzo nyingi. Masharti yaliyo hapo juu yanafaa haswa kuhusiana na utafiti wa kina wa almasi kwa matumizi yao katika kizazi kijacho cha kielektroniki. Utendaji wa juu (kasi iliyojaa ya drift); Kiwango cha juu cha conductivity ya mafuta na upinzani wa kemikali ikilinganishwa na nyenzo nyingine yoyote inayojulikana hufanya almasi kuwa nyenzo ya kuahidi kwa umeme wa kizazi kijacho.

Mchanganyiko wa Superconducting na C 60

Fuwele za molekuli za fullerenes ni semiconductors, lakini mwanzoni mwa 1991 iligundua kuwa doping imara C60 na kiasi kidogo cha chuma alkali inaongoza kwa malezi ya nyenzo na conductivity metali, ambayo kwa joto la chini inakuwa superconductor. Aloying na C 60 unafanywa kwa kutibu fuwele na mvuke wa chuma kwa joto la digrii mia kadhaa Celsius. Katika kesi hii, muundo wa aina ya X 3 C 60 huundwa (X ni atomi ya chuma ya alkali). Metali ya kwanza iliyounganishwa ilikuwa potasiamu. Mpito wa kiwanja K 3 C 60 kwa hali ya superconducting hutokea kwa joto la 19 K. Hii ni thamani ya rekodi kwa superconductors ya molekuli. Hivi karibuni ilianzishwa kuwa fullerites nyingi zilizo na atomi za chuma za alkali katika uwiano wa aidha X 3 C 60 au XY 2 C 60 (X,Y ni atomi za chuma za alkali) zinamiliki superconductivity. Mmiliki wa rekodi kati ya superconductors za joto la juu (HTSC) za aina hizi zilikuwa RbCs 2 C 60 - Tcr yake = 33 K.

Athari za viambajengo vidogo vya fullerene kaboni nyeusi kwenye vizuia msuguano na sifa za antiwear za PTFE

Ikumbukwe kwamba uwepo wa fullerene C 60 katika mafuta ya madini huanzisha uundaji wa filamu ya fullerene ya kinga yenye unene wa 100 nm kwenye nyuso za counterbodies. Filamu iliyoundwa inalinda dhidi ya uharibifu wa mafuta na oksidi, huongeza maisha ya vitengo vya msuguano katika hali ya dharura kwa mara 3-8, utulivu wa mafuta ya mafuta hadi 400-500ºº na uwezo wa kuzaa wa vitengo vya msuguano kwa mara 2-3, huongeza shinikizo la uendeshaji wa vitengo vya msuguano kwa mara 1.5 -2, hupunguza muda wa kukimbia wa counterbodies.

Maombi mengine ya fullerenes

Maombi mengine ya kuvutia ni pamoja na betri na betri za umeme, ambazo kwa njia moja au nyingine hutumia viongeza vya fullerene. Msingi wa betri hizi ni cathodes za lithiamu zilizo na fullerenes zilizounganishwa. Fullerenes pia inaweza kutumika kama viongezeo vya kutengeneza almasi bandia kwa kutumia njia ya shinikizo la juu. Katika kesi hiyo, mavuno ya almasi huongezeka kwa ≈30%. Fullerenes pia inaweza kutumika katika duka la dawa kuunda dawa mpya. Kwa kuongeza, fullerenes wamepata matumizi kama viungio katika rangi za intumescent (intumescent) zisizozuia moto. Kutokana na kuanzishwa kwa fullerenes, rangi huvimba chini ya ushawishi wa joto wakati wa moto, na kutengeneza safu ya povu-coke yenye mnene, ambayo huongeza muda wa joto wa miundo iliyolindwa kwa joto muhimu mara kadhaa. Pia, fullerenes na derivatives zao mbalimbali za kemikali hutumiwa pamoja na polima za semiconducting za polyconjugated kwa ajili ya utengenezaji wa seli za jua.

Tabia za kemikali za fullerenes

Fullerenes, licha ya kukosekana kwa atomi za hidrojeni, ambazo zinaweza kubadilishwa kama ilivyo kwa kawaida

Fullerenes kwa maana ya jumla ya dhana hii tunaweza kuita molekuli zilizopatikana kwa majaribio na dhahania zinazojumuisha atomi za kaboni pekee na zenye umbo. polihedra mbonyeo. Atomu za kaboni ziko kwenye vipeo vyake, na vifungo vya C-C hutembea kando ya kingo.

Fullerene ni aina ya molekuli ya kaboni. Ufafanuzi wa kawaida ni kwamba fullerenes, ambazo ziko katika hali imara, kawaida huitwa kamili. Muundo wa fuwele wa fullerite ni kimiani mara kwa mara ya molekuli fullerene, na katika fuwele fullerite molekuli fullerene huunda kimiani fcc.

Tangu mwanzoni mwa miaka ya tisini, fullerene imekuwa ya kupendeza kwa unajimu, fizikia, biolojia, kemia, jiolojia na sayansi zingine. Fullerene ina sifa ya sifa nzuri za matibabu: kwa mfano, fullerene inadaiwa tayari imeanza kutumika katika vipodozi kama wakala wa kuzuia kuzeeka katika cosmetology. Kwa msaada wa fullerene wanaenda kupambana na kansa, VVU na magonjwa mengine hatari. Wakati huo huo, riwaya ya data hizi, ukosefu wao wa ujuzi na maalum ya kisasa nafasi ya habari bado hairuhusu imani kwa asilimia mia moja katika habari kama hizo kuhusu fullerene.

ICM (www.tovuti)

Mtazamo uliorahisishwa sana ni kwamba kabla ya ugunduzi wa fullerene, kulikuwa na marekebisho mawili ya polymorphic ya kaboni - grafiti na almasi, na baada ya 1990 aina nyingine ya allotropic ya kaboni iliongezwa kwao. Kwa kweli, hii sivyo, kwa sababu aina za kuwepo kwa kaboni ni tofauti za kushangaza (tazama makala).

Historia ya ugunduzi wa fullerenes

Timu ya waandishi iliyoongozwa na L.N. Sidorov alifupisha katika monograph "Fullerenes" idadi kubwa ya kazi juu ya mada hii, ingawa sio zote: wakati kitabu kilichapishwa. jumla Machapisho yaliyotolewa kwa fullerenes yalifikia takriban 15 elfu. Kulingana na waandishi, ugunduzi wa fullerenes- aina mpya ya uwepo wa kaboni - moja ya vitu vya kawaida kwenye sayari yetu - inatambuliwa kama moja ya uvumbuzi muhimu zaidi katika sayansi ya karne ya 20. Licha ya uwezo wa kipekee unaojulikana kwa muda mrefu wa atomi za kaboni kushikamana katika miundo tata ya matawi na voluminous ya molekuli, ambayo ni msingi wa yote. kemia ya kikaboni, uwezekano wa kutengeneza molekuli za mfumo thabiti kutoka kwa kaboni moja tu ulikuwa bado haujatarajiwa. Kulingana na ushahidi wa majaribio kwamba molekuli aina sawa ya atomi 60 au zaidi inaweza kutokea wakati wa michakato ya asili katika maumbile, iliyopatikana mnamo 1985, lakini muda mrefu kabla ya hapo utulivu wa molekuli zilizo na tufe iliyofungwa ya kaboni tayari ilikuwa imechukuliwa.

Utambuzi wa fullerenes inahusiana moja kwa moja na utafiti wa michakato ya usablimishaji na uboreshaji wa kaboni.

Hatua mpya V kusoma fullerenes ilikuja mwaka wa 1990, wakati mbinu ya kupata misombo mpya kwa kiasi cha gramu ilitengenezwa na njia ya kutenganisha fullerenes katika fomu yao safi ilielezwa. Baada ya hayo, muundo muhimu zaidi na sifa za kimwili na kemikali kamili C 60. Isoma ya C60 (buckminsterfullerene) ni kiwanja kinachoundwa kwa urahisi zaidi kati ya fullerenes inayojulikana. C60 fullerene ilipokea jina lake kwa heshima ya mbunifu wa futurist Richard Buckminster Fuller, ambaye aliunda miundo ambayo sura yake iliyotawala ilikuwa na pentagoni na hexagons. Wakati huo huo, wakati wa mchakato wa utafiti, hitaji liliibuka la jina la jumla fullerenes kwa miundo ya volumetric yenye uso uliofungwa (sura ya kaboni), kutokana na utofauti wao.

Inafaa pia kuzingatia kuwa safu nzima ya nyenzo za kaboni imepewa jina la Buckminster Fuller: c60 fullerene (buckminster fullerene) pia inaitwa buckyball (Buckminster Fuller hakupenda jina "Buckminster" na alipendelea jina fupi "Bucky"). Kwa kuongeza, kwa kiambishi awali sawa wakati mwingine huitwa: nanotubes ya kaboni - buckytubes, fullerenes yenye umbo la yai - buckyegg (yai ya buckyball), nk.

ICM (www.tovuti)

Mali ya fullerenes. Fullerite

Mali ya fullerenes haijasomwa vya kutosha kwa sababu ya sababu za kusudi: idadi ndogo ya maabara ina nafasi ya kusoma mali hizi. Lakini katika vyombo vya habari vya mara kwa mara na maarufu vya sayansi, tahadhari nyingi hutolewa kwa fullerenes na mali zao ... Mara nyingi, habari zisizothibitishwa kuhusu mali ya miujiza ya fullerenes huenea kwa kasi ya kushangaza na kwa kiwango kikubwa, kwa sababu hiyo, sauti dhaifu ya kukanusha bado kusikilizwa. Kwa mfano, taarifa ya kundi moja la wanasayansi kwamba fullerenes zipo katika shungite ilijaribiwa mara kwa mara, lakini haikuthibitishwa (angalia majadiliano juu ya). Walakini, shungite leo inachukuliwa kuwa "nyenzo asili ya nanoteknolojia iliyo na fullerene" - taarifa ambayo, kwa maoni yangu, hadi sasa inaonekana zaidi kama ujanja wa uuzaji.

Watafiti wengine wanaripoti mali ya kutisha ya fullerenes kama sumu.

Kama sheria, wakati wa kuzungumza mali ya fullerenes Wanamaanisha fomu yao ya fuwele - fullerites.

Tofauti kubwa fuwele kamili kutoka kwa fuwele za Masi za wengine wengi jambo la kikaboni ni kwamba wanashindwa kuzingatia awamu ya kioevu. Labda hii ni kutokana na ukweli kwamba joto ni 1200 K mpito kwa hali ya kioevu, ambayo inahusishwa na fullerite C 60, tayari inazidi thamani yake ambayo uharibifu unaoonekana wa sura ya kaboni ya molekuli za fullerene wenyewe hutokea.

Kulingana na takwimu, kwa mali ya fullerenes inahusu utulivu wa juu usio wa kawaida, ambao unathibitishwa na matokeo ya tafiti za michakato inayohusisha fullerenes. Hasa, mwandishi anabainisha hilo fuwele fullerene Inapatikana kama dutu thabiti hadi joto la 1000 - 1200 K, ambayo inaelezewa na utulivu wake wa kinetic. Ukweli, hii inahusu utulivu wa molekuli ya C60 fullerene katika anga ya argon, na mbele ya oksijeni, oxidation muhimu inazingatiwa tayari kwa 500 K na kuundwa kwa CO na CO 2.

Utafiti wa kina Kazi hiyo imejitolea kwa mali ya electrophysical na thermodynamic ya C60 na C70 fullerites chini ya hali ya upakiaji wa mshtuko mkubwa.

Kwa hali yoyote, wakati wa kujadili mali ya fullerenes, ni muhimu kutaja kiwanja gani kinamaanisha - C20, C60, C70 au nyingine; kwa kawaida, mali ya fullerenes hizi zitakuwa tofauti kabisa.

Kwa sasa fullerenes C60, C70 na bidhaa zenye fullerene zinazalishwa na kutolewa kwa ajili ya kuuzwa na makampuni mbalimbali ya kigeni na ya ndani, kwa hiyo kununua fullerenes na uwe na shughuli nyingi kusoma mali ya fullerenes kinadharia mtu yeyote anaweza kuifanya. Fullerenes C60 na C70 hutolewa kwa bei kutoka $15 hadi $210 kwa gramu, na ghali zaidi, kulingana na aina. kiwango cha usafi, wingi na mambo mengine. Uzalishaji na uuzaji wa fullerenes »

Fullerenes katika chuma cha kutupwa na chuma

Kwa kudhani kuwepo fullerenes na miundo kamili katika aloi za chuma-kaboni, basi wanapaswa kuathiri kwa kiasi kikubwa mali ya kimwili na mitambo ya chuma na chuma cha kutupwa, kushiriki katika mabadiliko ya kimuundo na awamu.

ICM (www.tovuti)

Taratibu za uwekaji fuwele wa aloi za chuma-kaboni zimepokea uangalifu wa karibu sana kutoka kwa watafiti wa michakato hii. Nakala hiyo inajadili njia zinazowezekana za malezi ya grafiti ya spheroidal katika chuma cha kutupwa chenye nguvu ya juu na sifa za muundo wake kwa kuzingatia. asili kamili ya aloi za chuma-kaboni. Mwandishi anaandika kwamba "pamoja na ugunduzi wa fullerenes na miundo kulingana na fullerenes, kazi kadhaa zimejaribu kuelezea utaratibu wa uundaji wa grafiti ya spherical kulingana na miundo hii."

Kazi hiyo inachunguza maendeleo katika uwanja wa kemia kamili na muhtasari wa "mawazo mapya kuhusu muundo wa kuyeyuka kwa chuma-kaboni." Mwandishi anasema kuwa aina ya molekuli ya kaboni ni C60 kamili- iliyotambuliwa na yeye katika aloi za chuma-kaboni iliyoyeyushwa na njia za madini ya classical, na pia inaonyesha njia tatu zinazowezekana za kuonekana kwa fullerenes katika muundo wa chuma na chuma cha kutupwa:

mpito wa fullerenes katika kuyeyuka kutoka kwa malipo yenye fullerene wakati wa michakato ya metallurgiska kwa ajili ya kuzalisha aloi;

malezi ya fullerenes wakati wa crystallization ya msingi;

kama matokeo ya mabadiliko ya kimuundo na awamu yanayotokea chini ya ushawishi wa joto.

Wakati mmoja, miaka 5 iliyopita, tulichagua fullerene na heksagoni kama nembo ya tovuti www.site, kama ishara mafanikio ya hivi karibuni katika uwanja wa utafiti wa kuyeyuka kwa chuma-kaboni, kama ishara ya maendeleo mapya na uvumbuzi unaohusiana na urekebishaji wa kuyeyuka kwa Fe-C - hatua muhimu ya uanzilishi wa kisasa na madini madogo.

Lit.:

Sidorov L.N., Yurovskaya M.A. na zingine kamili: Mafunzo. M.: Nyumba ya kuchapisha "Mtihani", 2005. - 688 p. (Msururu wa "Kitabu cha Maandishi kwa Vyuo Vikuu") UDC 544(075.8) BBK 24.2я73 ISBN 5-472-00294-Х [ Muhtasari ]
Levitsky M.M., Lemenovsky D.A. Fullerene // Ukweli wa kushangaza kutoka kwa historia ya kemia [ Rasilimali ya kielektroniki], 2005-2012. - Njia ya ufikiaji: http://www.xenoid.ruu, bure. - Cap. kutoka skrini.
Davydov S.V. Crystallization ya grafiti ya spheroidal katika kuyeyuka kwa chuma cha juu-nguvu // M.: Uzalishaji wa manunuzi katika uhandisi wa mitambo, 2008, No. 3. - Na. 3-8.
Dunaev A., Shaporev A., chini ya usimamizi wa Avdeeva A.A. Familia tajiri ya vifaa vya kaboni // Nanometer ya Jumuiya ya Nanotechnological [Rasilimali za elektroniki], 2008 - Njia ya ufikiaji: http://www.nanometer.ru, bila malipo. - Cap. kutoka skrini.
Zakirnichnaya M.M. Uundaji wa fullerenes katika vyuma vya kaboni na pasi za kutupwa wakati wa fuwele na athari za joto: Dis... doc. hizo. sayansi; 02/05/01. - Ufa: USNTU. - 2001.
Eletsky A.V., Smirnov V.M. Fullerenes // UFN, 1993. - No. 2. - P.33-58.
Avdonin V.V. Mali ya umeme na thermodynamic ya fullerites C60 na C70 saa shinikizo la juu mshtuko wa mshtuko: muhtasari wa mwandishi. dis... cand. hizo. sayansi; 04/01/17. - Chernogolovka: Taasisi ya Matatizo fizikia ya kemikali RAS. - 2008.
Zolotukhin I.V. Fullerite - aina mpya ya kaboni // Kemia. - 1996.
Paliy N.A. Fullerene. Sikukuu ya fedha // Nanometer ya jumuiya ya Nanotechnological [Rasilimali za elektroniki], 2010. - Njia ya kufikia: http://www.nanometer.ru, bila malipo. - Cap. kutoka skrini.
Godovsky D.A. Uundaji wa fullerenes wakati wa uangazaji wa chuma cha kutupwa: Muhtasari wa Thesis. dis... cand. hizo. sayansi; 02/05/01. -UFA. - 2000.
A. Isakovic. Mbinu Tofauti za Cytotoxic za Pristine dhidi ya Hydroxylated Fullerene / A. Isacovic, Z. Markovic, B. Todorovic, N. Nikolic, S. Vranjes-Djuric, M. Mirkovic, M. Dramicanin, L. Harhaji, N. Raicevic, Z. Nikolic , V. Trajkovic // Sayansi ya Toxicological 91(1), 173–183 (2006)
Borshchevsky A. Ya. Fullerenes / Borshchevsky A.Ya., Ioffe I.N., Sidorov L.N., Troyanov S.I., Yurovskaya M.A. // Jumuiya ya Nanotechnological Nanometer [Rasilimali za elektroniki], 2007. - Njia ya ufikiaji: http://www.nanometer.ru, bila malipo. - Cap. kutoka skrini.