Фуллерен, С60 – эту молекулу можно назвать «визитной карточкой» нанотехнологий, она настолько интересна, что ее часто изображают на обложках учебных пособий, научных и научно-популярных книг и журналов. А 4 сентября
Действительно, 25 лет назад была опубликована статья: H.W. Kroto, J.R. Heath, S.C. O'Brien, R. F. Curl and R. E. Smalley. 'C60: Buckminsterfullerene' Nature, 318(No.6042), 162-163,(1985). Авторам удалось обнаружить молекулы фуллерена при исследовании масс-спектров паров графита после лазерного облучения твердого образца (статья в открытом доступе на сайте журнала).
А спустя 11 лет Robert F. Curl Jr. Sir Harold W. Kroto, Richard E. Smalley получили Нобелевскую премию в области химии 1996 года за открытие фуллерена.
В
А летом
Это открытие было сделано при помощи инфракрасного телескопа Spitzer (NASA). Исследователи из университета Западного Онтарио (Канада) и Корнельского университета смогли обнаружить фуллерены в туманности Tc1 по характерному спектру в инфракрасном диапазоне. Нобелевский лауреат сэр Гарольд Крото так прокомментировал это открытие: "Это самый потрясающий прорыв в исследовании фуллеренов. Ваше открытие предоставляет свидетельства того, что фуллерены, как я и давно подозревал, существовали с незапамятных времен в темных глубинах нашей галактики, но они только обозначают свое присутствие мельком, как таинственный персонаж фильма "Третий человек" в исполнении Орсона Уэллса".
Фуллерены (было и альтернативное название - "футболен") названы в честь американского архитектора Бакминстера Фуллера. Как известно, Гарольд Крото, всерьез увлекавшийся графическим дизайном, видел 76−метровую фуллеровскую сферу на выставке в Монреале. Место фуллерену нашлось даже в виртуальном ландшафте игры «Цивилизация», а памятники ему есть в Университете Шеффилда в Великобритании, в Национальном парке штата Орегон США, а также в Китае. Интересно, что «изображение фуллерена» можно найти в книге Луки Пачоли «Божественная пропорция», проиллюстрированной Леонардо да Винчи.
Из правильных шестиугольников легко выкладывается плоская поверхность, однако ими не может быть сформирована замкнутая поверхность. Для этого необходимо часть шестиугольных колец разрезать и из разрезанных частей сформировать пятиугольники. В фуллерене плоская сетка шестиугольников (графитовая сетка) свернута и сшита в замкнутую сферу. При этом часть шестиугольников преобразуется в пятиугольники. Образуется структура – усеченный икосаэдр, который имеет 10 осей симметрии третьего порядка, б осей симметрии пятого порядка. Каждая вершина этой фигуры имеет трех ближайших соседей. Каждый шестиугольник граничит с тремя шестиугольниками и тремя пятиугольниками, а каждый пятиугольник граничит только с шестиугольниками .Каждый атом углерода в молекуле C60 находится в вершинах двух шестиугольников и одного пятиугольника и принципиально неотличим от других атомов углерода. Атомы углерода ,образующие сферу, связаны между собой сильной ковалентной связью. Толщина сферической оболочки 0,1 нм, радиус молекулы С60 0,357 нм. Длина связи С—С в пятиугольнике - 0,143 нм, в шестиугольнике – 0,139 нм.
Вслед за объемными сферами ученые научились получать и другие структуры: плоские листы графена и нанотрубки (однослойные и многослойные).
Серебряному юбилею фуллерена посвящен Международный симпозиум, который пройдет на Крите в октябре этого года.
P.S. Фуллерен можно назвать и «зеркалом нанотехнологий», так как структура его одинаково интересна и химикам, и физикам, и биологам, и математикам … А при изучении его уникальных свойств и разработке его применений без мультидисциплинарного подхода и междисциплинарных связей не обойтись.