Фуллерен

Фуллерен – это материальная частица с размером около трети нанометра (трети миллионной доли миллиметра). Фуллерен является формой углерода. С давних пор известны такие формы углерода – графит, и алмаз. Графит, и алмаз – один и тот же химический элемент - углерод.. Отличаются графит и алмаз расположением атомов углерода в кристаллической решетке.

В 1967 году в Институте элементоорганических соединений АН СССР была синтезирована третья форма углерода – карбин, состоящая из линейных, палочкоообразных молекул углерода.

В 1973 году Д. А. Бочвар и Е. Г. Гальперн в России, а несколько ранее Е. Осава в Японии на основании квантохимических расчетов предсказали существование шаровидных молекул углерода – карбододекаэдра С20, и карбо-s-икосаэдра – С60.(  возможность их существования была предсказана ещё в 1971 году в Японии и теоретически обоснована в 1973 году в СССР) Также было предсказано, что они должны быть устойчивыми, и химически стабильными. В 1985 году Н. В. Крото, Р. Ф. Керл, Р. Е. Смолли смоделировали, и открыли существование таких шаровидных молекул при испарении графита при температуре 10000 С под действием лазера в струе гелия. Эти молекулы из шестидесяти, и семидесяти атомов углерода - С60, и С70, были названы фуллеренами в честь американского инженера и архитектора Ричарда Бакминстера Фуллера, который впервые построил геодезический купол, состоящий из шести - и пятиугольников. За дальнейшие исследования фуллеренов Н. В. Крото, Р. Ф. Керлу, и Р. Е. Смолли в 1996 году была присуждена Нобелевская премия. Существует много видов фуллеренов. В настоящее время фуллерены принято обозначать следующим образом – фуллерен С60, С70, С80, С240, С540, и т. д. (индекс-число атомов углерода). Наиболее широко известен фуллерен С60. В течение ряда лет эти соединения интенсивно изучали в лабораториях разных стран, пытаясь установить условия их образования, структуру, свойства и возможные сферы применения. Установлено, в частности, что фуллерены в значительном количестве содержатся в саже, образующейся в дуговом разряде на графитовых электродах — их раньше просто не замечал. В 1990 г. П. Кретчмер и Д. Хаффман предложили и разработали метод получения фуллеренов путём испарения графитовых электродов в электрической дуге в атмосфере гелия. Кроме молекул С60 и С70 при этом образуется большой спектр других углеродных шаровидных молекул с большей массой. Дальнейшие исследования показали, что фуллерены можно выделить из конденсированных продуктов испарения графита путем экстрагирования ароматическими растворителями, например, бензолом, толуолом или ксилолом. Кроме того, их можно выделить сублимацией в вакууме при температурах 450-600 С.

После разработки простых способов получения фуллеренов в достаточных для исследования количествах начался “фуллереновый бум”. Поток публикаций об их удивительных свойствах резко возрос. Во многих странах имеются научно-технические программы по фуллеренам. Наука о фуллеренах – фуллереноведение необычайно быстро прогрессирует.

В настоящее время на Западе налажено производство фуллеренов и углеродных наноматериалов на их основе, созданы специализированные фирмы. Средства, вложенные в исследования фуллеренов и организацию их производства, окупаются достаточно быстро.