ENG
Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П. Карпинского
Институт
Новости

Фуллерен. От шунгитов Карелии до космических просторов


Время наше быстротечно. Вот незаметно подкрался новый «серебряный» юбилей. 25 лет прошло с момента опубликования в журнале Нейче (Nature. 1985. V.318. No.6042. p.162–163) пионерской статьи «C60: Buckminsterfullerene», посвященной открытию фуллерена – знаменитого «футбольного шара», на поверхности которого компактно разместились 60 атомов углерода. Авторам (H.W. Kroto, J.R. Heath, S.C. O'Brien, R. F. Curl and R. E. Smalley) удалось обнаружить и описать молекулы фуллерена при исследовании масс-спектров паров графита, подвергнутого лазерному облучению. Авторы выдвинули гипотезу о том, что спектральные особенности выявленного объекта отвечают кластеру атомов углерода C60, имеющему форму усечённого икосаэдра симметрии Ih. Спустя одиннадцать лет трое из соавторов упомянутой статьи: Robert F. Curl Jr., Sir Harold W. Kroto и Richard E. Smalley получили Нобелевскую премию в области химии 1996 года за открытие фуллерена.


Красавец фуллерен собственной персоной. Его уникальность в частности заключается и в том, что структура С60 содержит фрагменты с пятикратной симметрией (пентагоны), которые запрещены природой для неорганических соединений.

По сути дела с упомянутой легендарной статьи началась история бурного исследования кластерных углеродных молекул наноразмерного масштаба. Последовали открытия кластерных частиц С20,….. С60, С70, C80, C90, C100,…, С540… При этом было установлено, что

молекулы высших фуллеренов С70 С74, С76, С84 , С164, С192, С216 также имеют форму замкнутой поверхности. Фуллерены с n < 60 оказались неустойчивыми, хотя из чисто топологических соображений наименьшим возможным фуллереном является правильный додекаэдр С20. Появились публикации о центрировании этих кластеров ионами тяжелых металлов, об удивительных свойствах фуллереноподобных углеродных кластеров и цилиндрических углеродных образований, получивших название нанотрубок.

Замечательным событием стало обнаружение «высших» углеродных кластеров С60 и С70 в природных объектах. Они были открыты в шунгитах Карелии и в космическом пространстве. Вот как комментирует эти открытия сайт «о нанотехнологиях» (http://www.nanonewsnet.ru/articles/2010/fulleren-prazdnuet-cerebryanyi-yubilei).

Фуллерены в Шуньгских антраксолитах Карелии впервые были обнаружены 1992 г. (см. Science. 1992. V. 257. No 5067, p. 215 – 217. - «Fullerenes from the Geological Environment». Peter R. Buseck , Semeon J. Tsipursky and Robert Hettich). Это событие было воспринято с большим энтузиазмом, поскольку появилась надежда на получение природного источника фуллеренов. В последние годы наблюдается также некоторый бум в рекламировании чудодейственных свойств антраксолитов и шунгитоносных пород Карелии».


Углеродные нанокластеры в составе шунгита (по nanonewsnet.ru)

А летом 2010 года впервые были обнаружены фуллерены в космосе. Третьего сентября 2010 года была опубликована статья Jan Cami, Jeronimo Bernard-Salas, Els Peeters, Sarah Elizabeth Malek «Detection of C60 and C70 in a Young Planetary Nebula» в журнале Сайнс (Science. 2010: Vol. 329. No. 5996, pp. 1180–1182).

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.


ИК спектр с линиями С60 и С70 ( http://www.physics.uwo.ca/…kyballs.html.)

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".

Заканчивая на этом юбилейную «фуллереновую» заметку, подготовленную для сайта ВСЕГЕИ, отметим, что описанные в ней углеродные кластеры не только обладают удивительно интересными физическими свойствами. Они просто божественно красивы. Их структурные модели радуют естествоиспытателя совершенством форм и стимулируют к дальнейшим исследованиям природных объектов на Земле и в Космосе.

П.Л. Смолянский,
Отдел перспективного развития, геоинформатики и геомаркетинга, ИВЦ ВСЕГЕИ

28.09.2010

Возврат к списку


Яндекс.Метрика