Фуллерены
астицы и нанотрубы.
Вслед за открытием фуллеренов С60 и С70 при исследовании продуктов,
получаемых при сгоранииграфита в электрической дуге или мошном лазерном
луче, были обнаружены частицы, состоящие из атомов углерода, имеющие
правильную форму и размеры от десятков до сотен нанометров и поэтому
получившие название кроме фуллеренов еще и наночастиц.
Возникаеи вопрос, почему так долго не могли открыть фуллерены,
получающиеся из такого распространенногоматериала как графит ? Существуют
две основные причины: во – первых ковалентная связь атомов углерода очень
прочная: чтобы ее разорвать необходимы температуры выше 4000 С; во- вторых,
для обнаружения требуется очень сложная температура с высоким разрешением.
Как теперь известно, наночастицы могут иметь самые причудливые формы.
С практической точки зрения для наноэлектроники, которая приходит
сейчас на смену микроэлектроники, наибольший интерес представляют
нанотрубы. Эти углеродные образования были открыты в 1991 году ученым
С.Иджима. Нанотрубы представляют собой конечные графитовые плоскости,
свернутые ввиде цилиндра, они могут быть с открытыми концами или с
закрытыми. Эти образования интересны и с чисто научной точки зрения, как
модель одномерных структур. Действительно в настоящее время обнаружены
однослойные нанотрубы диаметром 9 А (0,9 нм). На боковой поверхности атомы
углерода, как и в графитовой плоскости, располагаются в узлах
шестиугольников, но в чашках, которые закрывают цилиндры с торцов, могут
существовать и пятиугольнки и треугольники. Чаще всего нанотрубы
формируются в виде коаксиальных цилиндров.
Основной трудностью при исследовании свойств нанотрубных образований
является то,что в настоящее время их не удается получить в макроскопических
количествах так, чтобы аксиальные оси труб были сонаправлены.
Как уже отмечалось, нанотрубы малого диаметра служат прекрасной
моделью для исследований оссобенностей одномерных структур. Можно ожидать,
что нанотрубы, подобно графиту, хорошо проводят электрический ток, и
возможно являются сверхпроводниками. Исследование в этих направлениях -
дело ближайшего будущего.
Заключение.
Мы рассмотрели далеко не все уникальные свойства фуллеренов, но я
надеюсь, что даже этот небольшой экскурс в пограничную область между
органической и неорганической природой, в область знаний, где тесно
взаимодействуют химики, физики, биологи, специалисты по вычислительной
физике и структурному анализу, позволил приоткрыть занавес над новым
приоритетным направлением в науке - науке о фуллеренах.
Тот факт, что фуллерены обнаружены в естественных минералах, имеет
большое значение для науки о Земле. Не исключено, что ряд
неидентифицированных полос в спектрах оптического поглощения и рассеяния
звездной пыли обусловлен фуллеренами. Еще в 60 – х годах на основании
теоретического анализа частот этих полос было высказано предположение о
том, что они обусловлены углеродными частицами. Возможно, фуллерены помогут
нам получить дополнительные сведения о возникновении и эволюции Вселенной.
Что камается практической деятельности человека, то здесь полезны
способности фуллерена изменять свои свойства при легировании от
диэлектрических до сверхпроводящих и от диамагнетизма до ферромагнетизма.
Относительно простая технология получения фуллеридов с различными
свойствами позволяет надеятся на создание в скором времени кванторазмерных
структур с чередующимися слоями сверхпроводник – полупроводник (или
диэлектрик), металл – ферромагнетик, сверхпроводник – магнетик и т.д.
Возможно, такие структуры станут основой создания новых электронных
приборов. Активные исследования твердых фуллеренов ведутся только
несоколько лет. Многое еще не исследовано, и сейчас трудно предсказать все
возможные применения этого необычного материала в практической
деятельности.
Литература
1. Kroto H.W. Heath J.R. et al // Nature. 1985. Vol.318 P.162
2. Rao C.N.R. Ram Seshardi // MRS Bull. 1994. Vol. 19. №11 P.28
3. Козырев С.В. Роткин В.В. // ФТП.1993.Т.27.вып.9С.1409
| |  скачать работу |
Фуллерены |
