Фуллерены

Фуллерены

И

Нанотрубки

Фуллерены - молекулярные соединения, принадлежащие к классу

аллотропных форм углерода (другие — алмаз, карбин и графит) и представляющие собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода.

Применение

Добавки для получения искусственных алмазов

Антиоксиданты и биофармпрепараты

Как полупроводник (акцептор электронов)

Сверхпроводящие соединения с С60

История открытия

Фуллеренов

Своим названием эти соединения обязаны инженеру и дизайнеру Ричарду Бакминстеру Фуллеру, чьи сферические конструкции построены по этому принципу.

Первый фуллерен, и вообще представитель данного класса соединений, бакминстерфуллерен (C60) был обнаружен в 1985 году Ричардом Смолли, Робертом Керл, Джеймсом Хит, Шоном О'Брайен, и Гарольдом Крото в Университете Райса (Хьюстон, штат Техас, США).

Получение

Единственным способом получения фуллеренов в настоящий момент является их искусственный синтез.

Так же фуллерены в значительном количестве содержатся в саже, образующейся в дуговом разряде на графитовых электродах

Строение фуллеренов

. Теоретически возможно 12500 вариантов расположения двойных и ординарных связей (Низший из теоретически возможных фуллеренов C20 представляет собой не что иное, как додекаэдр(двенадцатигранник ).

В углеродном каркасе атомы C находятся в sp2-гибридизацией, причем каждый атом углерода связан с тремя соседними атомами. 4-х валентность реализуется за счет ?-связей между каждым атомом углерода и одним из его соседей.

В молекулах фуллеренов атомы углерода расположены в вершинах правильных шести- и пятиугольников, из которых составлена поверхность сферы или эллипсоида

По своей форме молекула С60 напоминает футбольный мяч, который также имеет форму Архимедового усеченного икосаэдра.

Углеродные нанотрубки

Углеродные нанотрубки - протяжённые структуры, состоящие из свёрнутых гексагональных сеток с атомами углерода в узлах, открытые в 1991 году японским исследователем Иджимой.

Первая нанотрубка была получена путём распыления графита в электрической дуге. Измерения, выполненные с помощью электронного микроскопа, показали, что диаметр таких нитей не превышает нескольких нанометров, а длина от одного до нескольких микрон.

Применение нанотрубок

Создание микроскопических весов. Как трос для космического лифта. Создания искусственных мускулов.

Микроскопические

Весы

Через формулу пружинного маятника (Где K – субъективная характеристика прибора), можно найти массу груза.

Данные весы действуют на основе колебательных процессов. Под действием электрического тока возникают механические колебания нанотрубки Определив (спектроскопическими методами) частоту её собственных колебаний и прикрепив к ней исследуемый образец, можно определить частоту колебаний нагруженной нанотрубки.

Трос для космического лифта

Космический лифт мог бы существенно удешевить перевозки в околоземном пространстве и оказать компаниям помощь в строительстве солнечных электростанций, пересылающих энергию на Землю. А это в свою очередь позволило бы уменьшить объемы сжигаемого топлива и замедлить процесс глобального потепления.

Так как нанотрубки теоретически, могут держать вес и больше тонны, то их можно использовать как трос,но только в теории. Потому как получить достаточно длинные углеродные трубки с толщиной стенок в один атом не удавалось до сих пор.

Мышцы на нанотрубках

В 1999 году исследовательская группа во главе с Рэем Баухманом выступила с докладом о применении нанотрубок для создания искусственных мышц.

Уже показано, что искусственные мускулы будут по меньшей мере втрое "сильнее" обычных, а используемые для их работы напряжение и сила тока невелики. Искусственные мускулы со временем можно будет использовать для протезирования органов и отдельных мышц (скажем, сердечной).

Участники: Великая Е., Кузьмина Т., Груздева Н., Тукова Н., Курирующий

учитель: Левина Э.М.

Источники: http://www.nanometer.ru/ http://www.nano-c.com/ http://lenagold.ru/fon/tum/sepal.html http://www.surf.nuqe.nagoya-u.ac.jp/