Химия фуллеренов

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. С.АМАНЖОЛОВА

Факультет дистанционного обучения

Курсовая работа

Химия фуллеренов

Выполнил: студент 2 курса группы

5В011200 химия на базе в/о

Ерофеева Е.В.

Проверил: Свиридова Т.А.

Усть-Каменогорск, 2011 г

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Структура и свойства углеродных наноструктур

2. История открытия фуллеренов

3. Геометрическое строение фуллеренов

4. Получение фуллеренов

5. Свойства фуллеренов

5.1 Физические и химические свойства

5.2 Полимеризация

5.3 Сорбционные свойства

5.4 Оптические свойства

5.5 Механические и трибологические свойства

6. Перспективы практического использования фуллеренов

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Издавна человеку были известны две кристаллические аллотропные модификации углерода: графит и алмаз. Еще в 1973 году Бочвар и Гальпери показали, что замкнутый полиэдр из атомов углерода в форме усеченного икосаэдра должен иметь замкнутую электронную оболочку и высокую энергию связи. Однако эта работа прошла незамеченной, и только в 1985 году Крото с сотрудниками обнаружили в масс-спектре продуктов разложения графита под действием лазерного пучка интенсивный пик с массой 720 у.е.м., происхождение которого объяснялось присутствием молекул С60. Другой, менее интенсивный пик, соответствующий массе 840 у.е.м., связывался с молекулой С70. Захватывающая история этого открытия подробно изложения в нобелевских лекциях Крото, Смолли и Керла. Новая аллотропная модификация углерода получила название «фуллерены». Открытие в 1990 году Крэчмером метода получения фуллеренов в макроскопических количествах дало начало интенсивным исследованиям и привело к появлению фактически новых разделов физики твердого тела, химии ароматичеких соединений, молекулярной электроники.

Фуллерены представляют собой устойчивые многоатомные кластеры углерода с числом атомов от нескольких десятков и выше. Число атомов углерода в таком кластере не произвольно, а подчиняется определенной закономерности. Форма фуллеренов - сфероид, грани которого образуют пяти- и шестиугольники. Согласно геометрическому расчету, проведенному еще Эйлером, для построения такого многогранника необходимо, чтобы число пятиугольных граней было равно двенадцати, число же шестиугольных граней может быть произвольно. Такому условию отвечают кластеры с числом атомов N = 32, 44, 50, 58, 60, 70, 72, 78, 80, 82, 84 и т.д. Наибольший интерес экспериментальных исследований представляет фуллерен С60 ввиду его наибольшей стабильности и высокой симметрии.

В настоящее время опубликовано множество экспериментальных и теоретических работ, посвященных различным аспектам физики С60 в различных состояниях: изолированная молекула, С60 в растворах и особенно С60 в твердотельном состоянии. При температурах ниже 600К С60 образует молекулярные кристаллы. Кристаллы высокой чистоты (99.98%) и миллиметровых размеров могут быть выращены из газовой фазы. Будем называть фуллеренами изолированные молекулы Сn, фуллеритами - фуллерены в твердотельном состоянии, в том числе полимеризованные фуллереновые структуры. К многообразным фуллереновым производным относятся также интеркалированные соединения и эндоэдральные фуллерены. При интеркаляции примеси вводятся в пустоты уристаллической решетки фуллерита, а эндоэдральные фуллерены образуются при внедрении атомов различного сорта внутрь кластера Сn.

С химической точки зрения фуллерены могут рассматриваться как трехмерные аналоги планарных ароматических соединений, но с той существенной разницей, что сопряжение п-элетронной системы непрерывно. Фуллерены не содержат водорода, который может участвовать в реакции замещения. Химический реакции с фуллеренами могут быть двух типов: реакции присоединения и окислительно-восстановительные, приводящие соответственно к ковалентным экзоэдральным соединениям и солям. Если найти химическую реакцию, открывающую окошко в каркасе фуллерена, позволяющую впустить туда некий атом или небольшую молекулу и вновь восстанавливающую соединение кластера, получится красивый метод получения эндоэдральных фуллеренов. Однако большинство эндоэдральных металлофуллеренов в настоящее время производятся либо в процессе формирования фуллеренов в присутствии чужеродного вещества, либо путем имплантации.

1. структура и свойства углеродных наноструктур

Долгие годы считалось, что углерод может образовывать две кристаллические структуры ? алмаз и графит. Склонность углерода к образованию поверхностных структур еще в большей степени проявилась в новой форме углерода - фуллеренах. Это структуры углерода, которые проявляют специфические свойства как своеобразные материалы, как физические объекты и как химические системы.

В настоящее время понятие "фуллерены" применяется к широкому классу многоатомных молекул углерода Cn , где n = 60. Твердые тела, образованные этими молекулами обычно называют фуллеритами. Фуллерен является третьей аллотропной формой углерода (первые две - алмаз и графит). Молекула фуллерена является органической молекулой, а сам фуллерен представляет собой молекулярный кристалл, являющийся связующим звеном между органической и неорганической материей. Фуллерены представляют собой замкнутые сфероидальные структуры, образованные атомами углерода. [1]

Рисунок 1 - Аллотропные модификации углерода (а - алмаз, б -графит, в- фуллерен)

2. История открытия фуллеренов

В 1973 году русские учёные Д. А. Бочвар и Е. Н. Гальперн опубликовали результаты квантово-химических расчётов, из которых следовало, что должна существовать устойчивая форма углерода, содержащая в молекуле 60 углеродных атомов и не имеющая никаких заместителей. В той же статье была предложена форма такой гипотетической молекулы. Выводы этой работы казались в то время совершенно фантастическими. Никто не мог себе представить, что такая молекула может существовать, и тем более - как взяться за её получение. Эта теоретическая работа несколько опередила своё время и была вначале попросту забыта. В 1980-х годах астрофизические исследования позволили установить, что в спектрах некоторых звёзд, так называемых «красных гигантах», обнаружены полосы, указывающие на существование чисто углеродных молекул различного размера. В 1985 году Г. Крото. И Р. Смоли начали проводить исследования уже в «Земных» условиях. Они провели исследования, которые, указывали на существование крупных агрегатов из углеродных атомов - С₆₀ и С₇₀. В итоге была предложена структура многогранника, собранного из пяти- и шестиугольников. Это было точное повторение структуры, предложенной 12 лет назад Бочваром. [2]

Название «фуллерен» было дано в честь известного американского архитектора Бакминстера Фуллера, предложившего строить ажурные куполообразные конструкции сочетанием пяти- и шестиугольников (рис. 2). На первый взгляд кажется, что конструкция собрана из треугольников, однако чередование пяти - и шестилучёвых центров как раз и соответствует строению фуллерена. [3]

Рисунок 2 - Куполообразные конструкции Бакминстера Фуллера,

3. Геометрическое строение фуллеренов

В самом общем виде молекулы фуллеренов представляют собой многогранник, построенный из многоугольников двух видов: шестиугольников (гексагонов) и пятиугольников (пентагонов). Вершины всех многоугольников - атомы углерода. Поверхность многогранника, составленного из многоугольников, подчиняется формуле Эйлера. Откуда следует, что фуллерен должен содержать 12 пентагонов и произвольное число гексагонов. Действительно, все полученные или смоделированные фуллерены имеют 12 "обязательных" пятиугольников. В зависимости же от количества гексагонов состав сферических молекул может быть различным. [4]

Простейший фуллерен теоретически имеет формулу С₂₀ и состоит только из 12 пентагонов, образующих правильный многогранник - додекаэдр (рис 3). Однако ввиду неустойчивости такой молекулы выделить фуллерен-20 практически не удавалось.

Рисунок 3 - Простейший фуллерен С₂₀ - додекаэдр

Согласно существующим воззрениям на структуру фуллеренов, устойчивыми могут быть только те из них, в которых 12 "обязательных" пентагонов разделены гексагонами и не имеют между собой общих вершин или ребер. Все атомы углерода в молекуле C₆₀-фуллерена находятся в sp²-гибридном состоянии и связаны с тремя другими атомами углерода. Негибридизованные p-орбитали углеродных атомов располагаются перпендикулярно сферической поверхности, образуя р-электронное облако снаружи и внутри сферы. [5]

Углеродный скелет молекулы C₆₀-фуллерена представляет собой усечённый икосаэдр. Икосаэдр (от греч. eikosi - двадцать, hedra - грань) - правильный многогранник, имеющий 20 граней (в виде равносторонних треугольников), 30 ребер, 12 вершин (в каждой сходится 5 ребер). Усечённый икосаэдр образован отсечением вершин икосаэдра и состоит из 32 граней, из которых 12 - правильные пятиугольники и 20 - правильные шестиугольники. Данный многогранник имеет 60 вершин, в каждой из которых сходится 3 ребра. По форме этот многогранник похож на футбольный мяч.

Рисунок 4 - Молекула фуллерена С₆₀

Высшие фуллерены (например, С₇₈ или С₈₀) допускают различный порядок "выкладывания" поверхности пентагонами и гексагонами при сохранении их общего числа и принципа изоляции пентагонов, т.е. имеют изомеры. Было показано, что высокой стабильностью обладает также и молекула С70, имеющая форму замкнутого сфероида . [2]

Одним из семейств сложных и необычных углеродных кластеров являются тороидальные формы углерода. Такого вида молекулы были экспериментально зафиксированы в 1992 году. Они представляют собой замкнутые поверхности, состоящие из углеродных многоугольников (пяти-, шести- и семиугольники). Наличие в их составе пятиугольников обуславливает положительное искривление поверхности, в то время как семиугольники, наоборот, обеспечивают отрицательную кривизну. Подобные молекулы имеют довольно сложную форму. Они могут содержать различное количество атомов (от 80 до нескольких тысяч) (рис 5). [6]

Рисунок 5 - Сложные формы фуллеренов ( а - С₇₀, б- С₁₂₀)

4. Получение фуллеренов

Наиболее эффективный способ получения фуллеренов основан на термическом разложении графита. Используется как электролитический нагрев графитового электрода, так и лазерное облучение поверхности графита. На рисунке 6 показана схема установки для получения фуллеренов, которую использовал В.Кретчмер. Распыление графита осуществляется при пропускании через электроды тока с частотой 60 Гц , величина тока от 100 до 200 А, напряжение 10-20 В. Регулируя натяжение пружины, можно добиться, чтобы основная часть подводимой мощности выделялась в дуге, а не в графитовом стержне. Камера заполняется гелием, давление 100 Тор. Скорость испарения графита в этой установке может достигать 10г/В. При этом поверхность медного кожуха, охлаждаемого водой, покрывается продуктом испарения графита, т.е. графитовой сажей. Если получаемый порошок соскоблить и выдержать в течение нескольких часов в кипящем толуоле, то получается темно-бурая жидкость. При выпаривании ее во вращающемся испарителе получается мелкодисперсный порошок, вес его составляет не более 10% от веса исходной графитовой сажи, в нем содержится до 10% фуллеренов С₆₀ (90%) и С₇₀ (10%).Описанный дуговой метод получения фуллеренов получил название «фуллереновая дуга».

Рисунок 6 - Схема установки для получения фуллеренов. 1 - графитовые электроды; 2 - охлаждаемая медная шина; 3 - медный кожух, 4 - пружины.

В описанном способе получения фуллеренов гелий играет роль буферного газа. Атомы гелия наиболее эффективно по сравнению с другими атомами «тушат» колебательные движения возбужденных углеродных фрагментов, препятствующих их объединению в стабильные структуры. Кроме того, атомы гелия уносят энергию, выделяющуюся при объединении углеродных фрагментов. Опыт показывает, что оптимальное давление гелия находится в диапазоне 100 Тор. При более высоких давлениях агрегация фрагментов углерода затруднена.

Изменение параметров процесса и конструкции установки ведет к изменению эффективности процесса и состава продукта. Качество продукта подтверждается как масс-спектрометрическими измерениями, так и другими методами (ядерный магнитный резонанс, электронный парамагнитный резонанс, ИК-спектроскопия и др.) [7]

5. Свойства фуллеренов

5.1 Физические и химические свойства

Фуллерен С60 - мелкокристаллический порошок черного цвета, лишенный запаха. Плотность фуллерена С60 - 1,65 г/см3, что значительно меньше, чем у графита (2,3 г/см3) и алмаза (3,5 г/см3). Это связано с тем, что молекулы полые.

Практически нерастворимы в полярных растворителях (вода, этанол, ацетон); хорошо растворимы в бензоле, толуоле, фенилхлориде. Длины углеродных связей в молекуле составляют 0,143 и 0,139 нм, а диаметр внутренней полости составляет 0,714 нм, что благоприятствует включению в полость другого атома или молекулы - "гостя". С60 сохраняет свою термическую стабильность вплоть до 1700К. Модуль объемного сжатия отдельной молекулы теоретически составляет 720-900 ГПа. Энтальпия образования С60 составляет ? 42.5 кДж/моль (для сравнения: энтальпия образования графита - 0 кДж/моль и алмаза - 1.67кДж/моль).

Кристаллическая решетка С₆₀ гранецентрированная кубическая, каждая молекула имеет 12 «соседей», молекулы слабо связаны между собой. Для подобной молекулярной решетки характерны низкие температуры возгонки (800 °С), причем в пар переходят молекулы C₆₀. которые прекрасно «живут» в газовой фазе вплоть до температуры 1500 К.

Конденсированные системы, состоящие из молекул фуллеренов, называются фуллеритами. Наиболее изученная система такого рода -- кристалл С₆₀, менее -- система кристаллического С₇₀. Фуллерит С_б0-- твердое вещество горчичного цвета. С₇₀ - твердое вещество красновато-коричневого цвета.

Образцы С₆₀ чувствительны к воздействию ультрафиолетового излучения в отсутствии кислорода, и могут вступать в реакции разложения. Поэтому их следует хранить в темноте и под вакуумом или в азоте. Чистый фуллерен при комнатной температуре является изолятором или полупроводником с очень низкой проводимостью. Молекулы фуллеренов обладают высокой электроотрицательностью и способны присоединять к себе до шести свободных электронов. [8]

Повышение температуры сопровождается потерей формы молекулы С₆₀. Фуллерен является ярко выраженным акцептором электронов и при действии сильных восстановителей (щелочные металлы) может принимать до шести электронов, образуя анион С₆₀^6-. Кроме того, он легко присоединяет нуклеофилы и свободные радикалы. [6]

Химические свойства фуллерена показаны на рисунке 7. Фуллерен гидрируется до С₆₀Н₃₆ (реакция 1), галогенируется подобно олефинам (реакции 2, 3). Продукты галогенирования легко вступают в реакции нуклеофильного замещения (реакция 4). При окислении кислородом (при УФ-облучении) образуется оксид фуллерена (реакция 5). В связи с этим растворы фуллерена в органических растворителях рекомендуется хранить и работать с ними в инертной атмосфере. Фуллерен арилируется в присутствии AlCl₃ (реакция 6). Рассмотренное выше присоединение оксида осмия является, по существу, окислением, которое проходит по раскрывающейся двойной связи (реакция 7). Так же с раскрытием двойных связей фуллерена присоединяются амины (реакция 8), аминокислоты (реакция 9) и цианиды (реакция 10). Фуллерен, содержащий несколько аминогрупп, водорастворим. При восстановлении щелочными металлами (например, цезий или рубидий) происходит перенос электрона от атома металла к фуллерену. Образующиеся соединения обладают низкотемпературной сверхпроводимостью, критическая температура появления сверхпроводимости 33 К. [9]

фуллерен химический сорбционный наноструктура

Рисунок 7 - Химические свойства фуллерена

5.2 Полимеризация

Еще одно приоритетное направление развития химии фуллеренов связано с возможностью синтеза полимеров на их основе. При этом молекулы С60 могут играть двоякую роль - либо в качестве основы полимерной цепочки, либо в качестве соединительного элемента. В первом случае, для которого используется образное название "нить жемчуга", соединение фуллеренов осуществляется с помощью бензольных колец. Второму случаю соответствует термин "браслет" (рис 8). Однако наибольший интерес с точки зрения возможных приложений представляет проблема создания полимеров, полностью составленных из молекул фуллеренов.

Рисунок 8 - «Браслет»

Углеродные нанотрубки (УНТ) можно заполнять молекулами фуллеренов. Образующиеся при этом структуры ? «стручки» (peapods), обладают интересными физико-химическими свойствами. Молекулы фуллеренов, находящиеся внутри УНТ, составляют одномерную цепочку, которую невозможно реализовать ни в каких других условиях.

Интересные особенности были обнаружены в результате исследования, выполненного группой ученых из нескольких японских университетов, которые обнаружили эффект полимеризации фуллеренов, находящихся внутри УНТ в результате воздействия внешнего давления (рис. 9). Молекулы фуллерена С60 вводили внутрь раскрытых нанотрубок. Наблюдения, выполненные с помощью просвечивающего электронного микроскопа, показали, что степень заполнения УНТ молекулами фуллерена С60 превышает 80%. Полученные стручки вводили в смесь метилового и этилового спирта и подвергали обработке давлением с помощью алмазной наковальни. Результаты измерений указывают на эффект резкого уменьшения среднего расстояния между молекулами фуллерена С60 внутри стручка от 1 до 0.85 нм при достижении давления около 2 ГПа. Это соответствует расстоянию между поверхностями соседних молекул фуллеренов около 0.145 нм, которое примерно в 2.4 раза меньше соответствующей величины для кристаллического фуллерита и сопоставимо с расстоянием между соседними атомами углерода в молекуле фуллерена. Подобная внутренняя структура стручка частично сохраняется после снятия нагрузки. Это указывает на эффект полимеризации молекул фуллеренов в стручке, которые образуют одномерный полимер. [6, 9]

Рисунок 9 - Фуллерены внутри нанотрубки

5.3 Сорбционные свойства

Фуллериты обладают высокой сорбционной способностью и как сорбенты по эффективности намного превышают широко используемый в настоящее время в качестве сорбента активированный уголь. Хорошие сорбционные свойства дают возможность создавать на основе фуллеритов эффективные фильтры различного назначения, а также открывают новые перспективы широкого использования экологически чистого источника - водорода, т.к. на основе фуллеритов возможно создание высокоемких водородоаккумулирующих матриц. Согласно теоретическим расчетам после гидрирования всех двойных связей фуллерит С₆₀Н₆₀ мог бы содержать до 7.7 мас. % легко высвобождаемого при определенных условиях водорода. Получаемые практически уже сейчас гидриды фуллеренов С60Н36 содержат до 6 мас. % водорода.

5.4 Оптические свойства

Фуллериты обладают фотопроводимостью. Обнадеживающие результаты достигнуты при использовании фуллеренсодержащих материалов в органических фотоэлектрических преобразователях. Солнечные батареи на основе двухслойных структур фталоцианин меди (PcCu)/С60 показали высокую эффективность преобразования (~3.6%). В указанной структуре фуллерен С60 выполняет две функции - акцептора электронов, а также служит для транспорта носителей тока. Эффект нелинейной оптической прозрачности пленок и растворов С60 используется для создания быстродействующих оптических затворов и ограничителей. Экспериментально показана возможность применения этого материала для длины волны 532 нм. Малое время отклика даёт шанс использовать фуллерены в качестве ограничителей лазерного излучения и модуляторов добротности. Однако, по ряду причин фуллеренам трудно конкурировать здесь с традиционными материалами. Высокая стоимость, сложности с диспергированием фуллеренов в стеклах, способность быстро окисляться на воздухе, далеко не рекордные коэффициенты нелинейной восприимчивости, высокий порог ограничения оптического излучения (не пригодный для защиты глаз) создают серьезные трудности в борьбе с конкурирующими материалами. Нелинейные оптические свойства фуллеритов позволяют использовать их при создании, например, оптических цифровых процессоров, устройств защиты оптических сенсоров и других преобразователей от интенсивного излучения и пр. Продемонстрирована возможность использования растворов фуллеренов в фоторезистах для высокоразрешающей (~20 нм) электронно-лучевой литографии. [10]

5.5 Механические и трибологические свойства

Молекулы фуллеренов обладают высокой механической прочностью.Теоретические оценки модуля объемного сжатия. В для отдельной молекулы фуллерена С60 дают величины ~720 ? 900 ГПа. У кристалла алмаза В ~ 450 ГПа, т.е. он в два раза более легко сжимаем, чем отдельные молекулы фуллерена С60. Однако, вследствие слабости вандерваальсовских межмолекулярных связей в кристалле фуллерита С60, имеющем при обычных условиях ГЦК-решетку, модуль В в нем составляет всего лишь ~18 ГПа, т.е. в 50 раз меньше, чем у отдельной молекулы (рис 10).

Ценным свойством кристаллического фуллерита является возможность его структурной перестройки при повышенных температурах и давлениях с уменьшением межмолекулярного расстояния и образованием при этом прочных ковалентных связей между атомами углерода соседних молекул. При этом такой модифицированный фуллерит обладает высокой твердостью к скручивающей деформации, которая даже превышает соответствующее значение для алмаза.

Рисунок 10 - Элементарная ячейка ГЦК-решетки фуллерена

Еще одним направлением исследований является возможность получения из фуллеренов искусственных алмазов. При этом требуются существенно более низкие температуры и давления, чем при получении искусственных алмазов из поликристаллического графита. Фуллерены, главным образом С60, открывают большие перспективы создания высокоэффективных смазочных материалов, как в виде твердых пленочных покрытий, так и в виде различных растворных композиций. Этому идеально способствуют сферическая форма молекул С60, а также их высокая прочность на сжатие и слабые межмолекулярные связи в кристалле. Такие свойства фуллерена С60 дают все основания говорить о нем, как о молекулярном подшипнике. Уже достигнуто улучшение на порядок и более трибологических характеристик фуллеренсодержащих смазок по сравнению с лучшими из ранее разработанных традиционных смазок. При этом такой молекулярный подшипник является универсальным - он может использоваться и в маслах, и в консистентных смазках, и в твердых покрытиях при различных нагрузках и скоростях движения трущихся поверхностей. [3,10]

6. Перспективы практического использования фуллеренов

В настоящее время в научной литературе обсуждаются вопросы использования фуллеренов для создания фотоприемников и оптоэлектронных устройств, катализаторов роста, алмазных и алмазоподобных пленок, сверхпроводящих материалов, а также в качестве красителей для копировальных машин. Фуллерены применяются для синтеза металлов и сплавов с новыми свойствами.

Фуллерены планируют использовать в качестве основы для производства аккумуляторных батарей. Эти батареи, принцип действия которых основан на реакции присоединения водорода, во многих отношениях аналогичны широко распространенным никелевым аккумуляторам, однако, обладают, в отличие от последних, способностью запасать примерно в пять раз больше удельное количество водорода. Кроме того, такие батареи характеризуются более высокой эффективностью, малым весом, а также экологической и санитарной безопасностью по сравнению с наиболее продвинутыми в отношении этих качеств аккумуляторами на основе лития. Такие аккумуляторы могут найти широкое применение для питания персональных компьютеров и слуховых аппаратов.

Растворы фуллеренов в неполярных растворителях (сероуглерод, толуол, бензол, тетрахлорметан, декан, гексан, пентан) характеризуются нелинейными оптическими свойствами, что проявляется, в частности, в резком снижении прозрачности раствора при определенных условиях. Это открывает возможность использования фуллеренов в качестве основы оптических затворов- ограничителей интенсивности лазерного излучения.

Возникает перспектива использования фуллеренов в качестве основы для создания запоминающей среды со сверхвысокой плотностью информации. Фуллерены могут найти применение в качестве присадок для ракетных топлив, смазочного материала.

Большое внимание уделяется проблеме использования фуллеренов в медицине и фармакологии. Обсуждается идея создания противораковых медицинских препаратов на основе водорастворимых эндоэдральных соединений фуллеренов с радиоактивными изотопами. (Эндоэдральные соединения - это молекулы фуллеренов, внутри которых помещен один или более атомов какого- либо элемента). Найдены условия синтеза противовирусных и противораковых препаратов на основе фуллеренов. Одна из трудностей при решении этих проблем - создания водорастворимых нетоксичных соединений фуллеренов, которые могли бы вводиться в организм человека и доставляться кровью в орган, подлежащий терапевтическому воздействию.

Применение фуллеренов сдерживается их высокой стоимостью, которая складывается из трудоемкости получения фуллереновой смеси и из выделения из нее отдельных компонентов.

Заключение

В заключение хотелось бы сказать, 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 межзвездной 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 касается 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 фуллеритов с различными свойствами позволяет надеяться на создание в скором времени квантоворазмерных 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 пять лет. Многое еще не исследовано, и сейчас трудно предсказать все возможные применения этого необычного материала в практической деятельности.

Список используемой литературы

1. Порай-Кошиц М.А. Основы структурного анализа химических соединений. М.: Высш. шк., 1982г.

2. Елецкий А. В., Смирнов Б. М. Фуллерены и структуры углерода. -- Успехи физических наук, 1995, № 9.

3. Золотухин И.В. Фуллерит - новая форма углерода // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 2. С. 51-56.

4. Керл Р.Ф. Истоки открытия фуллеренов: эксперимент и гипотеза. //Успехи физических наук. 1998. Т.168. №3. С.331.

5. Бочвар Д. А., Гальперн Е. Г. Электронная структура молекул С20 и С60. // Доклады АН СССР. 1973. Т.209. №3. С.610.

6. Сидоров Л.Н., Макеев Ю.А. Химия фуллеренов // Соросовский Образовательный Журнал. 2000, № 5, С. 21-25.

7. http://www.xenoid.ru/. "Любопытные факты из истории химии" М.М.Левицкий, Д.А.Леменовский.

8. В.Ф. Мастеров «Физические свойства фуллеренов», Соровский образовательный журнал №1, 1997 г, С. 92-97.

9. http://www.nanometer.ru «Фуллерены» Борщевский А.Я., Иоффе И.Н., 28 июня 2007г.

10. Сидоров Л.Н., Макеев Ю.А. Химия фуллеренов. // Соросовский образовательный журнал. 2000. Т. 6. № 5. С. 21.

11. http://www.nanometer.ru - Сайт нанотехнологического сообщества России:

12. Кобаяси Н. Введение в нанотехнологию. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2007. 134с.

Размещено на Allbest.ru