Фуллерены

Курсовая работа по «Материалам и компонентам электронной техники» на тему: Фуллерены Выполнил: eur0 13 студент группы xxxx/x СПбГПУ, 2004 г. Содержание Введение.1. Методы получения и разделения фуллеренов.2. Основные представления о симметрии фуллеренов.3. Электронная структура С60.4. Понятие об интеркаляции в фуллеритах.5. Оптические свойства фуллеренов.6. Проводимость фуллеренов.7. Полимеризация фуллеренов.8. Перспективы практического использования.9. Заключение. 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 = 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 С , 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 С .

Элементарная ячейка содержит 8 тетраэдрических пустот и 4 октаэдрические пустоты, каждая из которых окружена соответственно 4 и 6 молекулами С60. Расстояние между ближайшими соседними молекулами равно 1.002 нм. Координационное число молекул фуллерена в ГЦК-фазе равно 12. Можно выделить как минимум 4 различных ориентационных состояния фуллерита С60: стекольная фаза, простая кубическая решетка, фаза свободного вращения (чаще всего гранецентрирован-ная кубическая, однако встречались сообщения о гексагональной плотной упаковке) и полимеризованная фаза. Считается, что при температурах выше 249 — 260 К молекулы быстро вращаются, имеют квазисферическую форму и образуют ГЦК-решетку. По данным ЯМР, частота вращения при комнатной температуре составляет 10^12 с^-1. Но даже в этой фазе вращение не полностью свободно, поскольку существует сильная интермолекулярная ориентационная корреляция. Локализация осуществляется за счет более богатой электронами связи С=С, которая примыкает к центру пентагона соседней молекулы, имеющей более низкую электронную плоскость. Вблизи температуры ориентационного перехода размер коррелированных кластеров достигает 4 нм. При охлаждении фуллерита в области температур 250 — 260 К сходит фазовый переход первого рода: кристалл переходит в простую примитивную кубическую решетку (ПК) с 4 молекулами в элементарной ячейке. Переход не связан с перемещением молекул, а вызван лишь взаимным упорядочением. Вращательное движение сменяется скачкообразным и либрационным движением около равновесной ориентации. При температуре 90 К скачки замерзают и происходит переход типа стеклования. Ориентация молекул влияет на такие черты электронной структуры, как вырождение, дисперсия, ширина зон, положение экстремумов валентной зоны и зоны проводимости. Упорядочение в простой кубической фазе не является полным, поскольку возможны две ориентации молекул, в которых молекулы повернуты на 38 или 98° относительно оси . Насыщенные электронами межпентагонные связи могут быть направлены на бедные электронами грани пентагонов (Р-ориентация) или гексагонов (H-ориентация). Эти две ориентации почти одинаковы энергетически. Однако они имеют различную постоянную решетки. Этим объясняется маленький коэффициент термического расширения фуллерита: расширение сопровождается реориентацией. Все перечисленные фазы претерпевают огромные изменения при приложении давления. Давление меняет расстояние и, следовательно, интермолекулярные взаимодействия. Изучение влияния давления на ориентационное поведение С60 выявило три основных момента: 1) возрастание внешнего давления замедляет вращение молекул и увеличивает вращательную анизотропию, следовательно, давление индуцирует переход в ПК-фазу; температура фазового перехода ПК—ГЦК увеличивается линейно с наклоном линии смены фаз d /dP = 162 К/ГПа. 2) давление существенно уменьшает ориентационные флуктуации в упорядоченной низкотемпературной ПК-фазе; 3) предполагается существование двух (а не одного) ориентационных переходов в области 247 К. В промежутке между двумя фазовыми переходами сосуществуют две фазы: Н и Р. При нормальных условиях предпочтительна пентагонная ориентация, но гексагенная ориентация требует меньшего объема и становится предпочтительнее при приложении внешнего давления.

Вследствие высоких значений сопротивления фуллерита в большинстве своем присутствуют измерения для температур от комнатной и выше (см. рис. 9). Для поликристаллических пленок значения активационной энергии и темновой проводимости при комнатной температуре составляют соответственно 0.3— 0.6 эВ и 10^-6 - 10^-8 (Ом.см)^-1. Для аморфных пленок эти значения лежат в интервале 0.5 - 1.1 эВ и 10^-7 - 10^-144 (Ом.см)^-1. Рисунок 9. Температурная зависимость проводимости пленок С60. Стрелки показываю изменения направления температуры со скоростью 0.2 град/мин. Сведения о транспортных параметрах фуллеренов довольно скудны. Из измерений фототока получены дрейфовые подвижности электронов 1.3 10^4 см2/(В с) и дырок 2 10^-4 см2/(В с), а также время рекомбинации 1.7 10^-6 с. Транспорные механизмы в пленках C60 изучались также с помощью эффекта поля. Из результатов видно, что С60 — полупроводник -типа. В характеристиках полевых транзисторов наблюдается сильное расширение - канала при пороговом значении напряжения 2 эВ. При комнатной температуре полевая подвижность и концентрация носителей заряда определены как 4.8 10^- 5 см2/(В с) и 5.6 10^14 см-3 соответственно. Наибольшее значение подвижности зарядов на границе раздела фуллерен—диэлектрик 2 10^-3 см2/(В • с), причем значения сильно меняются от образца к образцу. Комплексная проводимость пленок С60 и С70 измерялась в. диапазоне частот 10—10^6 Гц при температурах 10—750 К. Высокочастотная диэлектрическая проницаемость e определена как 2.6 для С60 и 4.6 для С70. В случае С70наблюдалось туннелирование поляронов малого радиуса. Проводимость и структура пленок. Существует сильная корреляция между кристаллической структурой пленок С60 и их оптическими и электрическими свойствами. Но найти этому объяснение не так просто. Поскольку молекулы связаны ван-дер-ваальсвыми связями, сама по себе дефектная кристаллическая структура не приводит к появлению оборванных связей. Требуется нарушение целостности самой молекулы. Однако известно, что с увеличением кристалличности пленок увеличивается их проводимость, причем активационная энергия падает. Неоднократно отмечалось, что чем выше температура подложки, на которую осаждались фуллеритовые пленки (что способствует их структурному совершенству), тем выше проводимость. Отжиг в динамическом вакууме сильно влияет на проводимость пленок C60, имеющих беспорядочную доменную структуру. У таких пленок проводимость при комнатной температуре составляет 6 • 10^-10(Ом • см)^-1. В температурной зависимости проводимости при температурах выше 423 К наблюдается активационное поведение, причем энергия активации растет с увеличением толщины пленки (0.8 и 1.0 эВ для разных толщин), но находится в строгом соответствии с величиной запрещенной зоны, полученной из спектров поглощения (1.63 и 2.08 эВ). При более низких температурах доминирует неактивационное поведение, причем его доля уменьшается вследствие отжига. Рентгенофазовый анализ показал, что при комнатной температуре ГЦК -фаза в пленках соседствует с гексагональной плотной упаковкой (ГПУ). При измерениях временной зависимости проводимости пленок при постоянной повышенной температуре обнаружены снижение содержания ГПУ-фазы и увеличение проводимости.

Тайны мятеж-войны - Россия на рубеже столетий

Это было еще впереди на территории Германии, Англии, Югославии, СССР и Японии. 21 По свидетельству Маннергейма план операции экспедиционного корпуса на Севере предполагал не только окружение "русских дивизий в районе Петсамо", но и захват железорудных шахт в Швеции. 22 Следует отметить, что в исследованиях иностранных историков Фуллера и Л. Гарта отмечалось, что эти англо-франко-польские, при участии друзей Финляндии в США, Норвегии, Даниии, Бельгии проекты объединяло одно отсутствие единства мнений, стратегической логики, реалистической оценки ситуации и знания ТВД. 23 В связи с этим Кейтель пишет следующее. "С началом военных действий на Востоке фюрер предпринял оперативное урегулирование командной власти на других театрах войны. В Финляндии, Норвегии, на Западе, в Северной Африке и на Балканах он принял ее на себя, т. е. передал ОКВ, чтобы таким образом разгрузить ОКХ. Боевые действия на этих театрах войны, находившихся в компетенции ОКВ, и в 1941 г. велись, собственно, лишь в Финляндии, Северной Африке и на Балканах, а на других царила только война против саботажа и диверсий ... »

Фуллерены

Недостатки, присущие перечисленным выше моделям, устранены в модели образования фуллеренов, названной "правилом пятиугольника". В соответствии с "правилом пятиугольника" таким образом, что пятиугольники разделяются шестиугольникамии это в конечном итоге приводит к образованию фуллерена С60. Преобладающее число кластеров, больших, чем С60, содержат только четное число атомов, поэтому правило пятиугольника было дополнено предположением о том, что рост С60 происходит в результате последовательного присоединения С2. В работе приведены схемы роста С60 и С70 из С2 согласно правилу пятиугольника. Авторы модели "сборки из колец" считают, что обоснованием этой модели является объяснение экспериментального обнаружения с помощью ЯМР изомера с определенной симметрией. Однако более позднее исследование ЯМР не подтвердило эксперимент. Модели сборки фуллеренов предполагают наличие определенных кластеров- предшественников со структурой, совпадающей со структурой "фрагментов фуллеренов" А именно, предполагается, что при н = 10- 19 эти предшественники являются полициклическими плоскими листками. открыть »

Занимательная география

Именно теоретически, т. к. этот вулканический остров, всегда окутанный непроглядным туманом, почти полностью скован льдом. Он был открыт в 1739 г. французским капитаном Буве. Но когда через несколько десятилетий в этих водах побывал известный английский мореплаватель Джеймс Кук, он не нашел здесь никакого клочка земли и выразил уверенность, что его предшественник нанес на карту айсберг, каких много плавает в этих водах. Почти через 200 лет капитан английской китобойной шхуны Линдсей случайно натолкнулся на остров, который как бы выплыл ему навстречу из тумана, и назвал его своим именем. Можете себе представить, каково было его разочарование, когда он вскоре узнал, что это был остров Буве. Но вскоре об этом повторном открытии острова Буве забыли, и проплывавший в этих водах английский капитан Норрис, встретив его на своем пути, назвал этот остров Ливерпулем, тоже считая его новооткрытым. Одновременно он увидел здесь еще один остров, которому присвоил имя Томпсона. Интересно, что в 1893 г. существование двух островов подтвердил и американец Фуллер, но через пять лет моряки с немецкого корабля "Вальдивия" нашли здесь только одинокий остров Буве ... »

Иисус Христос или путешествие одного сознания (Часть 2)

Однажды я подумал неправильно отрицательно о человеке, чей филиал находился у меня с левой стороны, приписывая ему то, чего он не делал, в результате чего сознание оказалось зажатым в середине, как мне виделось, горлового прохода, окруженно с обеих сторон отрицательной энергией.Рвотные спазмыне замедлили проявиться.Что меня поразило и побудило немедленно искать причину. Как пример как ошибочно может быть рациональное мышление можно привести случай с мастурбационной теорией возникновения шизофрении, опсисанной в книге Э. Фуллера Торри "Шизофрения".Когда врачи поняли, что мастурбирующие не все заболевают шизофренией,а болеющие шизофренией не все мастурбируют, эта теория "тихо умерла". Но ведь мастурбация подрывает энергетику, следовательно потворствует порабощению души человека, в то время как последнее может произойти и другими путями.Вот где нужно было фактыоставлять такими, какие они есть, не делая выводы, выплескивая ребенка из доводов, дожидаясь пока придет знание. 31.3б Шел мой знакомый парень со своей сестрой, с которой я не был знаком вообще и видел ее впервые.Я поздоровался с ним, она сделала попытку отвернуться.На ее лице было что-то вроде усмешки.Но я в этот момент попытался понять кто она и понял что это егородственница, увидев у нее его черты -то есть "схватил" ее индивидуальность, не надеясь на приветствие, вообще не думая о нем.Но она тут со мной поздоровалась ... »

Переломные сражения Великой Отечественной войны в оценках зарубежных государственных и военных деятелей

Подчеркивая решающее значение событий на русском фронте, газета "Нью-Йорк тайме" писала 5 января 1942 г.: "Гитлер потерпел самое крупное поражение. Поражение немцев и успешное наступление русских затмевает события, происходящие на отдаленном театре военных действий в Тихом океане". Английский военный историк Дж. Фуллер по этому поводу писал, что кампания в России "дала необходимую передышку Британии как в метрополии, так и на Среднем Востоке для приведения в порядок своих вооруженных сил. Англичане в Египте были избавлены от угрозы войны на два фронта" . Анализируя обстановку в мире, американский журнал "Нью-Рипаблик" в апреле 1942 г. с полным основанием делал вывод, что "борьба Красной Армии против гитлеровской военной машины изменила всю стратегию войны". В битве под Москвой Красная Армия развеяла миф фашистской пропаганды о непобедимости гитлеровского вермахта. Нацистская Германия потерпела первое большое поражение во второй мировой войне. Свой подвиг под Москвой советские воины совершили в дни, когда многим на Западе, устрашенным победами гитлеровцев в Европе, казалось, что господство нацизма неизбежно. открыть »

Крах Блицкрига

Немцы испытывали огромные трудности со снабжением и с недостатком транспорта высокой проходимости. Фуллер заключает, что все же не сопротивление русских, а неимоверная грязь на дорогах спасла Москву. И. Сталин провал “Молниеносной войны” считал результатом следующих причин: СССР приобрел союзников в лице Великобритании и США; немцы рассчитывали на непрочность советского строя, слабость тыла, межнациональную рознь; они переоценили недостатки Красной Армии и Красного Флота.ЗАКЛЮЧЕНИЕ Второй раз в 20-м веке Российское государство оказалось в состоянии широкомасштабной войны с Германией. И вновь это принесло страдания народам обеих стран. Безусловно, что причины этих столкновений различны. Впрочем, характерно, что и Сталин и Гитлер порой одинаково интерпретировали их характер как историческую борьбу "тевтонов" и "славян". Обращает на себя внимание и схожесть политических режимов, отличавшихся тоталитарным характером военно-мобилизационных экономик с широким применением принудительного труда. Но при всем этом имелись и существенные различия в поведении двух народов и государств. Настоящим агрессором являлась Германия. Её руководство выдвигало целью уничтожение Российского государства и порабощение его народов. открыть »

Тактика бронетанковых войск в 1939—1945 гг.

Танковая тактика 1939-1945 гг. имеламало общегос тактикой 1918 г., когда танк рассматривался только как средство поддержки пехоты. Невысокий технический уровень ранних танков просто не позволял им быть чем-то большим. Тактика танков ограничивалась движением впереди цепей пехоты и огнем приповлении целей. Танк редко встречался с танком, поскольку немцы построили свои танки в очень небольшом колличестве. Массовые танковые армии После Первой мировой войны армии сокращались, но некоторые высшие офицеры, особенно в Германии, тщательно анализировали тактические, военно-технические и другие аспекты, которые могли понадобиться для следующей войны. В Великобритании такие военные мыслители Лиделл Гарт, Мартель и Фуллер, разъясняли преимущества танковых армий, которые массой танков могли бы прокладывать себе путь в глубь терретории противника, создавая хаос. Генерал Гансфон Сект, командовавший германской армией в начале 1920-х годов, принял эти идеи к сведению. Рассмотрев опыт штурмовых групп, он взял за основу их концепцию постоянного стремления к повышению подвижности. открыть »

Заветный камень Российской Империи

Одним словом, "фаршированные" Фуллерены, включив в свою внутреннюю полость другие молекулы, приобретают совершенно новые свойства! При этом цена синтетических Фуллеренов, получаемых в пламени гелиевой дуги, вполне приемлема. Что касается проблемы шунгита, то для нас важно не только наличие в нем Фуллеренов, но и "начинка" фуллереновых молекул, определяющая их биологические свойства. Так что вполне возможно, что основная живительная сила шунгита заключена не только в Фуллеренах как таковых - несмотря на Нобелевку, звучное название и, скажем прямо, научную моду. Не надо забывать о самом органоминеральном комплексе шунгита - той фантастически разнообразной смеси сложных органических веществ, составляющей 97-99 % водорастворимой органики шунгита, которая выходит в раствор вместе с Фуллеренами и определяет их свойства. Органоминеральный комплекс шунгита - результат химической эволюции живой материи, погребенной 2 миллиарда лет назад. Если химический анализ летучей органики делать легко - чем меньше атомов, тем меньше возможных комбинаций, то естественные смеси молекул, состоящих из нескольких десятков атомов углерода и полученных в результате химической эволюции, содержат, строго говоря, сотни тысяч и миллионы индивидуальных веществ, отличающихся друг от друга на один атом и более. открыть »

Хранение водорода

Водород, хранимый с помощью физических методов, состоит из молекул Н2, слабо взаимодействующих со средой хранения. На сегодня реализованы следующие физические методы, хранения водорода: Сжатый газообразный водород: газовые баллоны; стационарные массивные системы хранения, включая подземные резервуары; хранение в трубопроводах; стеклянные микросферы. Жидкий водород: стационарные и транспортные криогенные контейнеры. В химических методах хранение водорода обеспечивается физическими или химическими процессами его взаимодействия с некоторыми материалами. Данные методы характеризуются сильным взаимодействием молекулярного либо атомарного водорода с материалом среды хранения. Данная группа методов главным образом включает следующие: Адсорбционный: цеолиты и родственные соединения; активированный уголь; углеводородные наноматериалы. Абсорбция в объёме материала (металлогидриды) Химическое взаимодействие: алонаты; фуллерены и органические гидриды; аммиак; губчатое железо; водореагирующие сплавы на основе алюминия и кремния. открыть »

Нанотехнологии, наноматериалы, наноустройства

Если заполнить также и тетраэдрические полости, то образуется сверхпроводящий материал ¦зС60 с критической температурой 20-40 К. Изучение сверхпроводящих фуллери-тов проводится, в частности, в Институте им. Макса Планка в Штутгарте . Существуют фуллериты и с другими присадками, дающими материалу уникальные свойства. Например, С60-этилен имеет ферромагнитные свойства . Высокая активность в новой области химии привела к тому, что уже к 1997 г. насчитывалось более 9000 фуллереновых соединений. Углеродные нанотрубки. Из углерода можно получить молекулы с гигантским числом атомов . Такая молекула, например С=1000000, может представлять собой однослойную трубку с диаметром около нанометра и длиной в несколько десятков микрон (рис. 7). На поверхности трубки атомы углерода расположены в вершинах правильных шестиугольников. Концы трубки закрыты с помощью шести правильных пятиугольников. Следует отметить роль числа сторон правильных многоугольников в формировании двухмерных поверхностей, состоящих из Рис. 7. Нехиральные нанотрубки: а - С( ', ) - металл ; Ь-С( , 0):mod ( , 3) = 0 - полуметалл mod ( , 3)!= 0 - полупроводник. Рис. 8. Изогнутая трубка атомов углерода, в трехмерном пространстве. открыть »

Концепции правовой государственности и возрожденное естественное право

Одновременно с этим каждая норма инструментальна; в этом своем измерении она определяет средства для достижения цели. Ценностно нагруженной, с учетом сказанного, является и вся правовая система. Проясняя свою позицию, Фуллер вводит различение права имплицитного (подразумеваемого) и эксплицитного (внешнего, оформленного, сделанного). Имплицитное право— это обычаи и сходные типы нормативного упорядочивания человеческого общения, которые часто лишены словесного и символического обозначения и фиксирования. Сделанное право— это внешне выраженные точные правила, заключенные в нормах и требованиях договора, статута и др. И эксплицитное, и имплицитное право суть целеполо-женное право, поскольку совмещают и сущее и должное. В отличие от позитивизма, объявляющего правом практически любой приказ суверенной власти, и в отличие от нормативизма с его иерархией норм и вершинной нормой, и от социологии с ее восприятием нормы права как предсказания возможного поведения суда Фуллер делает акцент на целеполагании в праве, на средствах его реализации, которые также заложены в праве, что придает праву и всей правовой системе свойство ценностной системы. открыть »

Творческий процесс

Творческий процесс. Один человек, фигура не менее важная, чем Платон, считал, что слова творческих поэтов есть продукт Божественного вдохновения; как он писал в III, от Ионы: "И потому Бог отбирает у этих людей разум и использует их, чтобы они служили ему. чтобы мы, кто слышит их, могли знать, что это не они произносят слова эти. но что это сам Господь говорит. через них." Возможно, будет разумным полагать, что творить способен всякий, но вот степень творчества меняется в очень широких пределах. Творчество таких людей, как Пабло Пикассо, или Бакминстер Фуллер, или Вольфганг Моцарт, или Томас Джефферсон не только есть проявление великого таланта; кроме этого, оно хорошо известно. Существуют, конечно же, и другие творческие гении, но они остаются в неизвестности. Мы будем опираться на определение творчества как когнитивной деятельности, которая ведет к новому или необычному видению проблемы или ситуации. Такое определение не ограничивает творческие процессы утилитарными действиями, хотя в качестве примера творческих людей почти всегда приводят создателей какого-нибудь полезного изобретения, рукописи или теории. открыть »

Социология социальных проблем: аналитический обзор основных концепций

В этой связи довольно сложно установить, какое определение верное, а какое нет и какой подход полезен, а какой нет. Раз оно содержит ценностное суждение арбитра, то каждый его элемент нуждается в аргументации и документальном подтверждении.19, p. 26-27. “Слабость” функционального подхода заключается также в том, что социологам отводится роль экспертов, устанавливающих истинность тех или иных социальных норм и стандартов, что вообще говоря не верно. Будучи членами профессионального сообщества, они являются носителями определенной идеологии, значит их взгляд на вещи не может быть беспристрастным, а посему выводы и заключения социологов относительно социальных проблем также нуждаются в проверке, как и суждения представителей других сообществ. Конфликтно-ценностная школа в социологии социальных проблем. Ее основные идеи развиваются в трудах К. Кэйса, В. Валлера, Р. Фуллера, Р. Мюеса и др.5, 10, 12, 20. Представители данной школы делают акцент на различение объективного условия (проблемной ситуации) и его (ее) определения как социальной проблемы. Так, К. Кэйс одним из первых высказал мысль, что объективное условие само по себе не становится проблемой. открыть »

Фуллерены

Министерство высшего и профессионального образования Российской Федерации Новосибирский государственный технический университет. Реферат по курсу "спец. главы физики" тема: "Физические свойства фуллеренов".Выполнила: Баранова А.В. Факультет: РЭФ Группа: РФ 1-92 Новосибирск 2000. Введение. В настоящее время понятие "фуллерены" применяется к широкому классу многоатомных молекул углерода C , где >60, и твердым телам на их основе. Однако еще 6 лет назад фуллереном (точнее бакминстерфуллереном) называли молекулу С60, то есть молекулу, состоящую из шестидесяти атомов углерода, расположенных на сферической поверхности, как показано на рис.1. Как видно из рисунка, атомы углерода располагаются на поверхности сферы в вершинах пятиугольников (пентагонов) и шестиугольников (гексагонов). Эта молекула напоминает футбольный мяч, имеющий 12 черных пентагонов и 20 белых гексагонов. Молекулы С60 могут кристаллизироваться, образуя кубическую решетку. Таким образом, фуллерен является четвертой аллотропной формой углерода (первые три – алмаз, графит и карбин). В дальнейшем для определенности фуллереном мы будем называть твердую фазу С60, а отдельные молекулы С60 – молекулами фуллерена. открыть »

Элементы электроники на углеродных нанотрубках

Введение Углеродные нанотрубки (НТ) - своеобразные цилиндрические молекулы диаметром примерно от половины нанометра и длиной до нескольких микрометров. Эти полимерные системы впервые обнаружили менее 10 лет назад как побочные продукты синтеза фуллерена С60. Тем не менее уже сейчас на основе углеродных нанотрубок создаются электронные устройства нанометрового (молекулярного) размера. Ожидается, что в обозримом будущем они заменят элементы аналогичного назначения в электронных схемах различных приборов, в том числе современных компьютеров. В результате будет достигнут теоретический предел плотности записи информации (порядка одного бита на молекулу) и вычислительные машины обретут практически неограниченную память и быстродействие, лимитируемое только временем прохождения сигнала через прибор. Существует 2 основных типа нанотрубок: одностенные нанотрубки ОСНТ (si gle-walled a o ubes — SW ), у которых одна оболочка из атомов углерода, и многостенные МСНТ (mul i-walled a o ubes — MW ), которые состоят из множества сгруппированных углеродных трубок. открыть »

Физические свойства фуллеренов

Введение. В настоящее время понятие "фуллерены" применяется к широкому классу многоатомных молекул углерода C , где >60, и твердым телам на их основе. Однако еще 6 лет назад фуллереном (точнее бакминстерфуллереном) называли молекулу С60, то есть молекулу, состоящую из шестидесяти атомов углерода, расположенных на сферической поверхности, как показано на рис.1. Как видно из рисунка, атомы углерода располагаются на поверхности сферы в вершинах пятиугольников (пентагонов) и шестиугольников (гексагонов). Эта молекула напоминает футбольный мяч, имеющий 12 черных пентагонов и 20 белых гексагонов. Молекулы С60 могут кристаллизироваться, образуя кубическую решетку. Таким образом, фуллерен является четвертой аллотропной формой углерода (первые три – алмаз, графит и карбин). В дальнейшем для определенности фуллереном мы будем называть твердую фазу С60, а отдельные молекулы С60 – молекулами фуллерена. Как мы уже отмечали, молекула С60 содержит фрагменты с пятикратной симметрией (пентагоны), которые запрещены природой для неорганических молекул. открыть »

Фуллерены

Вопрос о месте присоединения второй группы не так прост и потребовал серьезных исследований. В случае фуллерена-60 места атаки указаны стрелками: Наиболее интересными из этих реакций являются такие, в которых сфера молекулы раскрывается обратимо. Это открывает путь к получению эндоэдральных соединений. Помещение внутрь сферы атома инертного газа приводит к нейтральным системам, а если внутри оказывается ион, образуется соль. Такие соли, получившие условное название “молекулярных атомов” необычны тем, что центральное “ядро” в них заряжено положительно, а окружающая его оболочка - отрицательно. Теоретически возможно помещение внутрь самых необычных молекул или молекул в необычных состояниях, обычное время жизни которых не превышает миллисекунд, например, синглетного кислорода, карбокатионов и др.Показано, что многие из эндоэдральных соединений могут обладать высокой биологической активностью, что позволит применять их в медицине. Далее будут кратко рассмотрены реакции названных типов. Реакции с переносом электрона Химические свойства: восстановление Исторически первым изученным из химических свойств фуллерена было его восстановление. открыть »

Эндометаллофуллерены

В отличие от полых фуллеренов, которые обладают выраженными акцепторными свойствами, для эндометаллофуллеренов помимо акцепторных свойств характерны и донорные. Эндометаллофуллерены могут содержать один или несколько атомов металлов внутри фуллеренового каркаса и быть парамагнитными или диамагнитными соединениями. Уникальная структура эндометаллофуллеренов и разнообразие их свойств в зависимости от внедренного металла и фуллерена вызывают большой интерес к ним в плане изучения их химических и физических свойств. Исследования эндометаллофуллеренов и их производных в последние годы значительно расширили горизонты наших надежд на новые технологии, в том числе и в лечении такой страшной болезни как СПИД. Самый сенсационный результат - возможность применения производных эндометаллофуллеренов для лечения вирусных заболеваний, вызываемых ВИЧ-инфекцией. Уже есть экспериментальные результаты о воздействии их на вирус ВИЧа при нетоксичности и хорошей переносимости в больших дозах животными . Можно ожидать, что эндометаллофуллерены послужат основой для создания новых материалов с особыми свойствами: сверхпроводники, органические ферромагнетики, лазерные и сегнетоэлектрические материалы, фармацевтические и радиофармацевтические препараты и т.п. Однако эндометаллофуллерены до сих пор мало изучены. открыть »