Fullerene melting point. Fullerenes sa kalikasan
Properties ... Ngunit una sa lahat.
Sa simula - tungkol sa shungite.
Ang Shungite ay isang itim na mineral na naglalaman ng 93-98% carbon at hanggang 3-4% hydrogen, oxygen, nitrogen, sulfur, at water compound. Ang mineral ash ay naglalaman ng vanadium, molibdenum, nickel, tungsten, selenium. Ang mineral ay pinangalanan pagkatapos ng nayon ng Shunga sa Karelia, kung saan matatagpuan ang mga pangunahing deposito nito.
Ang Shungite ay nabuo mula sa mga organikong ilalim na sediment - sapropel - mga 600 milyong taon na ang nakalilipas, at ayon sa ilang mga mapagkukunan - 2 bilyong taon na ang nakalilipas. Ang mga organikong sediment na ito (ang mga bangkay ng mga crustacean, algae at iba pang mga snail), na natatakpan mula sa itaas ng mga bagong layer, ay unti-unting nasiksik, na-dehydrate at lumubog sa kailaliman ng lupa. Sa ilalim ng impluwensya ng compression at mataas na temperatura, naganap ang proseso ng metamorphization. Bilang resulta ng prosesong ito, ang amorphous carbon na nagkalat sa mineral matrix ay nabuo sa anyo ng globule-fullerenes na katangian ng shungite.
Ngayon tungkol sa fullerenes
Ano itong fullerene na nilalaman sa shungite? Ang fullerenes ay isa sa mga uri ng carbon. Kaya, mula sa paaralan naaalala natin na ang carbon ay may ilang mga anyo:
- brilyante,
- grapayt,
- uling.
Ang mga fullerenes ay isa pang anyo ng carbon. Naiiba ito dahil ang mga molekula ng fullerene ay mga globule ng regular na polyhedra, na binubuo ng mga molekula ng parehong carbon:
Ngunit bakit kapaki-pakinabang ang mga fullerenes?
Ang mga fullerenes ay ginagamit sa teknolohiya ng semiconductor, para sa iba't ibang pag-aaral (optics, quantum mechanics), photoresistance, sa larangan ng superconductor, sa mekanika para sa paggawa ng mga substance upang mabawasan ang friction, sa teknolohiya ng baterya, sa synthesis ng mga diamante, sa paggawa ng photobatteries at marami pang ibang industriya. Kung saan ang isa ay para sa paggawa ng mga gamot.
At muli tayo ay bumalik sa ating tanong - bakit ang mga fullerenes ay lubhang kapaki-pakinabang? Dito maaari kang bumaling kay Grigory Andrievsky, na nagtatrabaho sa isang pangkat ng mga siyentipiko sa Institute of Therapy ng Academy of Medical Sciences ng Ukraine sa mismong isyung ito. Sa kanyang pananaliksik, isiniwalat ng siyentipiko kung ano ang ano.
Kaya, ang mga fullerenes sa shungite ay nasa isang espesyal na anyo - hydrated. Iyon ay, sila ay konektado sa tubig at maaaring matunaw sa tubig. Alinsunod dito, ang mga fullerenes ay maaaring hugasan ng shungite at anyo solusyong fullerene- Ang nag-iisang aktibong anyo ng fullerenes para sa araw na ito.
Dagdag pa, Ang mga may tubig na solusyon ng fullerenes ay makapangyarihang antioxidant. Iyon ay, sila, tulad ng mga bitamina E at C (at iba pang mga sangkap), ay tumutulong sa katawan harapin ang mga libreng radikal- mga sangkap na nabuo sa katawan sa panahon ng mga nagpapaalab na proseso at napaka-agresibo na nakikipag-ugnayan sa mga nakapalibot na sangkap - sinisira ang mga istrukturang kinakailangan para sa katawan. Ngunit, hindi tulad ng mga bitamina, ang fullerenes ay hindi natupok kapag nine-neutralize ang mga libreng radical - at maaaring gawin itong ligtas hanggang sa natural na maalis ang mga ito sa katawan.
Alinsunod dito, ang mga halaga ng fullerenes na epektibong gumagana bilang mga antioxidant ay matatagpuan sa katawan sa mas maliit na halaga kaysa sa mga bitamina. Kung ikukumpara sa kanila
Ang fullerenes ay maaaring gumana sa napakababang dosis.
Alinsunod dito, gamit ang mga may tubig na solusyon ng fullerenes, maaari mong bawasan ang dami ng mga libreng radikal sa katawan - at tulungan ang katawan na makayanan ang mga negatibong proseso. Ano, sa katunayan, ang shungite na tubig - ang parehong may tubig na solusyon ng fullerenes.
At isang napakahalagang karagdagan mula kay Grigory Andrievsky tungkol sa mga nakapagpapagaling na katangian ng shungite fullerenes:
Sa ngayon, mayroon lamang mga eksperimento sa mga boluntaryo, kasama ang aking sarili. Samakatuwid, hindi dapat pukawin ng isang tao ang isang pukawin at pukawin ang hindi makatotohanang pag-asa sa mga pasyente. Oo, mayroon kaming mga magagandang resulta mula sa pangunahing pananaliksik, karamihan sa mga hayop at kultura ng cell. Ngunit, hangga't hindi nasusubok at nasubok ang mga paghahanda at pamamaraan sa inireseta na paraan, wala tayong moral o anumang iba pang karapatan na tawagin silang mga gamot at medikal na pamamaraan.
At sa wakas, sa pag-shungite ng tubig
Shungite water - babalik kami dito. Mayroong dalawang magkasalungat na opinyon tungkol sa paghahanda at paggamit ng shungite na tubig.
Ang una ay inihayag ni Cand. chem. O. V. Mosin (Moscow State Academy of Fine Chemical Technology na pinangalanang M. V. Lomonosov):
tubig, nilagyan ng shungite, ay nagiging hindi lamang purong inuming tubig, kundi pati na rin isang molekular-koloidal na solusyon ng hydrated fullerenes, na nabibilang sa isang bagong henerasyon ng mga panggamot at prophylactic na ahente na may multifaceted na epekto sa katawan.
Ang pangalawang opinyon tungkol sa paggamit ng shungite ay ipinahayag ng direktor ng Institute of Geology ng Karelian Scientific Center ng Russian Academy of Sciences, Doctor of Geol.-M. n. Vladimir Shchiptsov:
Ang katotohanan na ang shungite ay naglilinis ng tubig ay napatunayan, ngunit lamang kung ito ay kasama bilang isang mahalagang bahagi ng mga espesyal na filter. Ang tubig, na na-infuse lamang sa isang piraso ng isang mineral, ay maaari pang makapinsala - bilang isang resulta ng isang kemikal na reaksyon, sa katunayan, ang isang mababang-konsentrasyon na solusyon sa acid ay nabuo.
Kaya, upang maghanda ng shungite na tubig, kailangan mo bang igiit ang tubig sa mineral o ipasa ito sa mga espesyal na filter? Halika sa paksa. At, dahil ang shungite na tubig ay isang may tubig na solusyon ng fullerenes, hindi tayo lalayo sa kanila.
Kaya, ang mga fullerenes ay natutunaw sa tubig na may malaking kahirapan. Sa kabilang banda, kung ang mga ito ay natunaw, pagkatapos ay sa paligid ng bawat fullerene ball ay isang multilayer na shell ay nabuo ng wastong nakaayos na mga molekula ng tubig, humigit-kumulang sa sampung molekular na layer. Ang tubig na ito, sa madaling salita, hydrate, shell sa paligid ng fullerene molecule ay matatawag nakabalangkas na tubig.
Ang mga katangian ng tubig na nakapalibot sa isang molekula ng fullerene ay makabuluhang naiiba sa ordinaryong tubig. At ito ay halos kapareho ng nakagapos na tubig sa mga selula ng katawan. Kaya, sa isang buhay na cell, sa katunayan, mayroong napakakaunting ordinaryong, pamilyar sa amin ng libreng tubig. Ang lahat ng tubig ay nakatali sa mga molekula sa paligid nito. At ito ay parang jelly. Ang mekanismo ng pagbuo ng nakagapos na tubig sa mga cell ay katulad ng mekanismo ng pagbuo ng isang may tubig na shell sa paligid ng isang molekula ng fullerene.
Kaya, sa isang solusyon ng shungite na tubig, dalawang uri ng tubig ang maaaring makilala:
- nakabalangkas na tubig na nakapalibot sa mga molekula ng fullerene (pati na rin ang mga molekula ng mga organikong sangkap sa mga selula),
- at libreng tubig.
Kapag nag-evaporate ng mga solusyon, ito ay libreng tubig na unang sumingaw. Ang parehong shell ng tubig na may mas mababang punto ng pagkatunaw ay nabuo sa paligid ng mga molekula ng DNA sa mga solusyon sa enzyme. Nagbibigay iyon sa kanila ng paglaban sa parehong pagyeyelo at pag-init.
Kaya, bumalik sa dalawang magkaibang paraan ng paghahanda ng shungite - steeping at pagdaan sa isang layer ng shungite. Paano naiiba ang mga pamamaraang ito? Magkaiba sila sa oras ng pakikipag-ugnayan. Iyon ay, ang oras kung saan ang mga fullerenes ay maaaring umalis sa istraktura ng shungite at bumuo ng isang may tubig na solusyon.
Gaya ng nabanggit natin kanina, Ang fullerenes ay maaaring gumana sa napakababang dosis. Iyon ay, para sa pagbuo ng isang tunay na epektibong solusyon ng fullerenes, sapat na upang ipasa lamang ang tubig sa pamamagitan ng shungite o hindi masyadong mahabang pagbubuhos ng tubig sa shungite.
Naturally, ang intensity ng dissolution ng fullerenes mula sa shungite ay depende sa antas ng paggiling ng shungite granules. Kaya, kung mayroon kang isang piraso ng bato na tumitimbang ng isang kilo, maaari kang mag-infuse ng tubig nang mahabang panahon 🙂
Dahil walang mga nakumpletong siyentipikong pag-aaral na may hindi malabo na mga rekomendasyon sa paggamit ng shungite, walang eksaktong pattern - kung gaano katagal ang pagbubuhos (filter) sa pamamagitan ng mga butil ng kung anong laki ng shungite upang maghanda ng solusyon ng fullerenes ng nais na konsentrasyon.
Alinsunod dito, ang tanging paraan para sa ngayon ay mag-eksperimento sa shungite na tubig sa iyong sarili.
At makinig sa iyong nararamdaman. At, siyempre, upang baguhin ang epekto kapag ang estado ng kalusugan ay lumala o bumuti.
Isulat ang mga resulta ng iyong mga eksperimento!
fullerenes sa pinaka-pangkalahatang kahulugan ng konseptong ito, maaaring pangalanan ng isang eksperimental na nakuha at hypothetical na mga molekula na binubuo ng eksklusibo ng mga carbon atoms at pagkakaroon ng hugis ng convex polyhedra. Ang mga carbon atom ay matatagpuan sa kanilang mga vertice, at ang mga C-C bond ay tumatakbo sa mga gilid.
Ang Fullerene ay ang molecular form ng carbon. Ang isang karaniwang kahulugan ay iyon fullerenes, na nasa solid state, ay tinatawag mga fullerite. Ang kristal na istraktura ng fullerite ay isang pana-panahong sala-sala ng mga molekula ng fullerene, at sa mga kristal na fullerite na fullerene na molekula ay bumubuo ng isang fcc sala-sala.
Naging interesado si Fullerene sa astronomy, physics, biology, chemistry, geology at iba pang mga agham mula noong unang bahagi ng nineties. Ang Fullerene ay na-kredito na may kamangha-manghang mga medikal na katangian: halimbawa, ang fullerene ay nagsimula na umanong gamitin sa mga pampaganda bilang isang rejuvenating agent sa cosmetology. Sa tulong ng fullerene, lalabanan nila ang cancer, HIV at iba pang mabigat na sakit. Kasabay nito, ang pagiging bago ng mga datos na ito, ang kanilang maliit na pag-aaral at ang mga detalye ng modernong espasyo ng impormasyon ay hindi pa pinapayagan ang isang daang porsyento na magtiwala sa naturang impormasyon tungkol sa fullerene.
ICM (www.website)
Ang isang lubos na pinasimple na pananaw ay laganap na bago ang pagtuklas ng fullerene, mayroong dalawang polymorphic na pagbabago ng carbon - graphite at brilyante, at pagkatapos ng 1990 isa pang allotropic form ng carbon ang idinagdag sa kanila. Sa katunayan, hindi ito ganoon, dahil ang mga anyo ng pagkakaroon ng carbon ay nakakagulat na magkakaibang (tingnan ang artikulo). 
Ang kasaysayan ng pagtuklas ng fullerenes
Isang pangkat ng mga may-akda na pinamumunuan ni L.N. Sidorova ay nagbubuod sa monograp na "Fullerenes" ng isang malaking bilang ng mga gawa sa paksang ito, kahit na hindi lahat: sa oras na nai-publish ang libro, ang kabuuang bilang ng mga publikasyon na nakatuon sa fullerenes ay umabot sa halos 15 libo. Ayon sa mga may-akda, pagtuklas ng fullerenes- isang bagong anyo ng pagkakaroon ng carbon - isa sa mga pinakakaraniwang elemento sa ating planeta - ay kinikilala bilang isa sa pinakamahalagang pagtuklas sa agham noong ika-20 siglo. Sa kabila ng matagal nang kilalang natatanging kakayahan ng mga carbon atoms na magbigkis sa kumplikadong branched at bulky molecular structures, na siyang batayan ng lahat ng organic chemistry, ang posibilidad ng pagbuo ng mga stable na framework molecule mula sa isang carbon ay hindi pa rin inaasahan. Ayon sa data, ang pang-eksperimentong kumpirmasyon na ang mga molekula ng ganitong uri ng 60 o higit pang mga atom ay maaaring lumitaw sa kurso ng mga natural na nagaganap na proseso sa kalikasan ay nakuha noong 1985, ngunit bago iyon, ang katatagan ng mga molekula na may saradong carbon sphere ay ipinapalagay na. .
Fullerene detection direktang nauugnay sa pag-aaral ng mga proseso ng sublimation at condensation ng carbon.
Bagong yugto sa fullerenes ay dumating noong 1990, nang ang isang paraan ay binuo para sa pagkuha ng mga bagong compound sa mga dami ng gramo at isang paraan para sa paghihiwalay ng fullerenes sa purong anyo ay inilarawan. Pagkatapos nito, itinatag ang pinakamahalagang istruktura at physicochemical na katangian ng C 60 fullerene. Ang C60 isomer (buckminsterfullerene) ay ang pinakamadaling nabuong tambalan sa mga kilalang fullerenes. Nakuha ng Fullerene C60 ang pangalan nito bilang parangal sa futurista na arkitekto na si Richard Buckminster Fuller, na lumikha ng mga istruktura na ang domed frame ay binubuo ng mga pentagons at hexagons. Kasabay nito, sa proseso ng pananaliksik, isang pangangailangan ang lumitaw para sa isang pangkalahatang pangalan fullerenes para sa mga volumetric na istruktura na may saradong ibabaw (carbon frame), dahil sa kanilang pagkakaiba-iba.
Kapansin-pansin din na ang isang buong linya ng mga materyales sa carbon ay pinangalanang Buckminster Fuller: c60 fullerene (buckminster fullerene) ay tinatawag ding buckyball (Buckminster Fuller ay hindi nagustuhan ang pangalang "Buckminster" at ginusto ang pinaikling pangalan na "Bucky"). Bilang karagdagan, ang carbon nanotubes - buckityubes, hugis-itlog na fullerenes - buckyegg (buckyball egg), atbp ay tinatawag na may parehong prefix.
ICM (www.website)
Mga katangian ng fullerenes. Fullerite
Mga katangian ng fullerene hindi sapat na pinag-aralan dahil sa mga layuning dahilan: ang isang medyo maliit na bilang ng mga laboratoryo ay may pagkakataon na pag-aralan ang mga katangiang ito. Ngunit sa periodical at popular na science press, napakaraming pansin ang nakatuon sa fullerenes at sa kanilang mga ari-arian... Kadalasan, ang hindi na-verify na impormasyon tungkol sa mga mahimalang katangian ng fullerenes ay kumakalat sa isang kamangha-manghang bilis at sa isang malaking sukat, bilang isang resulta, ang mahinang boses ng mga pagtanggi ay nananatiling hindi naririnig. Halimbawa, ang pahayag ng isang grupo ng mga siyentipiko na ang mga fullerenes ay naroroon sa shungite ay paulit-ulit na napatunayan, ngunit hindi pa nakumpirma (tingnan ang talakayan sa). Gayunpaman, ang shungite ngayon ay itinuturing na isang "natural na nanotechnological fullerene-containing material" - isang pahayag na, sa aking opinyon, ay mas katulad ng isang marketing ploy.
Ang ilang mga mananaliksik ay nag-aangkin ng isang nakababahala na pag-aari ng fullerenes bilang toxicity.
Kadalasan kapag pinag-uusapan mga katangian ng fullerenes ibig sabihin ang kanilang mala-kristal na anyo - fullerite.
Malaking pagkakaiba mga fullerene na kristal mula sa mga molekular na kristal ng maraming iba pang mga organikong sangkap na hindi nila naobserbahan likidong yugto. Marahil ito ay dahil sa ang katunayan na ang temperatura ay 1200 K Ang paglipat sa isang likidong estado, na iniuugnay sa C 60 fullerite, ay lumampas na sa halaga nito, kung saan nangyayari ang isang kapansin-pansing pagkasira ng carbon skeleton ng mga molekulang fullerene mismo.
Ayon sa datos, mga katangian ng fullerenes Anomalously mataas na katatagan, na kung saan ay ebedensya sa pamamagitan ng mga resulta ng mga pag-aaral ng mga proseso na kinasasangkutan ng fullerenes, ay isa sa mga ito. Sa partikular, itinala iyon ng may-akda mala-kristal na fullerene ay umiiral bilang isang matatag na substansiya hanggang sa mga temperatura na 1000 - 1200 K, na ipinaliwanag ng kinetic na katatagan nito. Totoo, ito ay may kinalaman sa katatagan ng C60 fullerene molecule sa isang inert argon na kapaligiran, at sa pagkakaroon ng oxygen, ang makabuluhang oksihenasyon ay sinusunod na sa 500 K sa pagbuo ng CO at CO 2 .
Ang gawain ay nakatuon sa isang komprehensibong pag-aaral ng mga electrophysical at thermodynamic na katangian ng C60 at C70 fullerite sa ilalim ng mga kondisyon ng matinding pag-load ng shock.
Sa anumang kaso, kapag tinatalakay ang mga katangian ng fullerenes, kinakailangang tukuyin kung aling tambalan ang ibig sabihin - C20, C60, C70 o iba pa, natural, ang mga katangian ng mga fullerenes na ito ay magiging ganap na naiiba.
Kasalukuyan fullerenes С60, С70 at ang mga produktong naglalaman ng fullerene ay ginawa at inaalok para sa pagbebenta ng iba't ibang dayuhang at lokal na negosyo, samakatuwid bumili ng fullerenes at maging abala sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga katangian ng fullerenes theoretically, kahit sino ay maaari. Ang Fullerenes C60 at C70 ay inaalok sa mga presyong mula $15 hanggang $210 bawat gramo, at higit pa, depende sa uri, kadalisayan, dami, at iba pang mga salik. Produksyon at pagbebenta ng fullerenes »
Fullerenes sa cast irons at steels
Ipinagpapalagay ang pagkakaroon fullerenes at fullerene na mga istruktura sa iron-carbon alloys, pagkatapos ay dapat na makabuluhang makaapekto ang mga ito sa pisikal at mekanikal na mga katangian ng mga bakal at cast iron, na nakikilahok sa mga pagbabagong istruktura at yugto.
ICM (www.website)
Ang mga mekanismo ng crystallization ng iron-carbon alloys ay matagal nang binibigyang pansin ng mga mananaliksik ng mga prosesong ito. Tinatalakay ng artikulo ang mga posibleng mekanismo para sa pagbuo ng nodular graphite sa high-strength cast iron at ang mga tampok ng istraktura nito, isinasaalang-alang lamang fullerene na katangian ng iron-carbon alloys. Isinulat ng may-akda na "sa pagtuklas ng mga fullerenes at istruktura batay sa fullerenes, ang mga pagtatangka ay ginawa sa isang bilang ng mga gawa upang ipaliwanag ang mekanismo ng pagbuo ng nodular graphite batay sa mga istrukturang ito."
Isinasaalang-alang ng gawain ang mga tagumpay sa larangan ng fullerene chemistry at ginagawang pangkalahatan ang "mga bagong ideya tungkol sa istruktura ng mga natutunaw na iron-carbon". Sinasabi ng may-akda na ang molecular form ng carbon ay fullerenes С60- nakilala niya sa mga haluang metal na bakal-carbon na natunaw ng mga pamamaraan ng klasikal na metalurhiya, at nagpapakita rin ng tatlong posibleng mekanismo para sa hitsura fullerenes sa istraktura ng mga bakal at cast iron:
Sa isang pagkakataon, 5 taon na ang nakakaraan, pinili namin fullerene at isang hexagon bilang logo ng site www.site, bilang simbolo ng pinakabagong mga tagumpay sa larangan ng pananaliksik ng mga iron-carbon melts, bilang simbolo ng mga bagong pag-unlad at pagtuklas na may kaugnayan sa pagbabago ng Fe-C melt - isang mahalagang yugto ng modernong pandayan at maliit na metalurhiya.
Lit.:
Ang pinaka-epektibong paraan upang makakuha ng fullerenes ay batay sa thermal decomposition ng grapayt. Sa katamtamang pag-init ng grapayt, ang bono sa pagitan ng mga indibidwal na layer ng grapayt ay nasira, ngunit ang evaporating na materyal ay hindi nabubulok sa mga indibidwal na atomo. Sa kasong ito, ang evaporated layer ay binubuo ng magkakahiwalay na mga fragment, na isang kumbinasyon ng mga hexagons. Ang mga fragment na ito ay bumubuo ng C60 molecule at iba pang fullerenes. Para sa agnas ng grapayt sa paggawa ng mga fullerenes, ang resistive at high-frequency na pag-init ng isang graphite electrode, combustion ng hydrocarbons, laser irradiation ng ibabaw ng graphite, ang pagsingaw ng grapayt ng isang nakatutok na sunbeam ay ginagamit. Ang mga prosesong ito ay isinasagawa sa isang buffer gas, na karaniwang helium. Kadalasan, upang makakuha ng fullerenes, isang arc discharge na may mga graphite electrodes sa isang helium na kapaligiran ay ginagamit. Ang pangunahing papel ng helium ay nauugnay sa paglamig ng mga fragment na may mataas na antas ng vibrational excitation, na pumipigil sa kanila mula sa pagsasama-sama sa mga matatag na istruktura. Ang pinakamainam na presyon ng helium ay nasa hanay na 50-100 Torr.
Ang batayan ng pamamaraan ay simple: isang electric arc ay ignited sa pagitan ng dalawang graphite electrodes, kung saan ang anode evaporates. Ang uling ay idineposito sa mga dingding ng reaktor, na naglalaman ng 1 hanggang 40% (depende sa geometrical at teknolohikal na mga parameter) ng fullerenes. Para sa pagkuha ng fullerenes mula sa fullerene-containing soot, paghihiwalay at paglilinis, likidong pagkuha at column chromatography ay ginagamit. Sa unang yugto, ang soot ay ginagamot sa isang non-polar solvent (toluene, xylene, carbon disulfide). Ang kahusayan sa pagkuha ay sinisiguro sa pamamagitan ng paggamit ng isang Soxhlet apparatus o sonication. Ang nagresultang solusyon ng fullerenes ay pinaghihiwalay mula sa namuo sa pamamagitan ng pagsasala at centrifugation, ang solvent ay distilled off o evaporated. Ang solid precipitate ay naglalaman ng pinaghalong fullerenes na natunaw sa iba't ibang antas ng solvent. Ang paghihiwalay ng mga fullerenes sa mga indibidwal na compound ay isinasagawa sa pamamagitan ng column liquid chromatography o high pressure liquid chromatography. Ang kumpletong pag-alis ng solvent residue mula sa solid fullerene sample ay isinasagawa sa pamamagitan ng paghawak sa temperatura na 150-250 °C sa ilalim ng mga dynamic na kondisyon ng vacuum sa loob ng ilang oras. Ang isang karagdagang pagtaas sa kadalisayan ay nakakamit sa pamamagitan ng subliming purified sample
8. Mga prospect para sa praktikal na paggamit ng fullerenes at fullerite
Ang pagtuklas ng fullerenes ay humantong na sa paglikha ng mga bagong sangay ng solid state physics at chemistry (stereochemistry). Ang biological na aktibidad ng fullerenes at ang kanilang mga derivatives ay aktibong pinag-aaralan. Ipinakita na ang mga kinatawan ng klase na ito ay may kakayahang pagbawalan ang iba't ibang mga enzyme, maging sanhi ng tiyak na cleavage ng mga molekula ng DNA, itaguyod ang paglipat ng mga electron sa pamamagitan ng mga biological membrane, at aktibong lumahok sa iba't ibang mga proseso ng redox sa katawan. Nagsimula ang trabaho sa pag-aaral ng metabolismo ng fullerenes, ang espesyal na pansin ay binabayaran sa mga katangian ng antiviral. Ito ay ipinakita, sa partikular, na ang ilang fullerene derivatives ay may kakayahang pigilan ang protease ng AIDS virus. Ang ideya ng paglikha ng mga anti-cancer na gamot batay sa nalulusaw sa tubig na mga endohedral compound ng fullerenes na may radioactive isotopes ay malawakang tinalakay. Ngunit dito ay higit na tatalakayin natin ang mga prospect para sa paggamit ng mga fullerene na materyales sa engineering at electronics.
Posibilidad ng pagkuha ng mga superhard na materyales at diamante. Malaki ang pag-asa sa mga pagtatangka na gumamit ng fullerene, na may bahagyang sp^3 hybridization, bilang isang feedstock na pumapalit sa graphite sa synthesis ng mga diamante na angkop para sa teknikal na paggamit. Ang mga Japanese researcher na nag-aral ng epekto ng pressure sa fullerene sa hanay na 8-53 GPa ay nagpakita na ang fullerene-diamond transition ay nagsisimula sa isang pressure na 16 GPa at isang temperatura na 380 K, na mas mababa kaysa
para sa graphite-diamond transition. Ito ay ipinapakita na ito ay posible na
malalaking (hanggang sa 600-800 microns) na mga diamante sa temperatura na 1000 °C at mga presyon hanggang 2 GPa. Ang output ng malalaking diamante sa kasong ito ay umabot sa 33 wt. %. Ang mga linya ng scattering ng Raman sa dalas na 1331 cm^-1 ay may lapad na 2 cm^-1, na nagpapahiwatig ng mataas na kalidad ng mga nakuhang diamante. Ang posibilidad ng pagkuha ng superhard pressure-polymerized fullerite phase ay aktibong pinag-aaralan din.
Fullerenes bilang precursors para sa paglago ng mga pelikulang brilyante at silicon carbide. Ang mga pelikula ng wide-gap semiconductors, tulad ng brilyante at silicon carbide, ay nangangako na gamitin sa mataas na temperatura, high-speed electronics at optoelectronics, kabilang ang ultraviolet range. Ang halaga ng naturang mga aparato ay nakasalalay sa pagbuo ng malawak na gap film chemical deposition (CVD) na mga pamamaraan at ang pagiging tugma ng mga pamamaraang ito sa karaniwang teknolohiya ng silikon. Ang pangunahing problema sa paglaki ng mga pelikulang brilyante ay ang direktang reaksyon sa kahabaan ng landas ng pagbuo ng yugto sp^3, at Hindi sp^2. Mukhang epektibo ang paggamit ng fullerenes sa dalawang direksyon: pagtaas ng rate ng pagbuo ng mga sentro ng nucleation ng brilyante sa substrate at paggamit sa mga ito bilang angkop na "mga bloke ng gusali" para sa lumalaking diamante sa yugto ng gas. Ipinakita na ang fragmentation ng C60 sa C2, na angkop na mga materyales para sa paglaki ng mga kristal na brilyante. Nakakuha ang MER Corporation ng mga de-kalidad na diamante na pelikula na may rate ng paglago na 0.6 µm/h gamit ang mga fullerenes bilang growth at nucleation precursors. Hinuhulaan ng mga may-akda na ang mataas na rate ng paglago na ito ay makabuluhang bawasan ang halaga ng mga diamante ng CVD. Ang isang makabuluhang kalamangan ay ang mga fullerenes ay nagpapadali sa mga proseso ng pagtutugma ng mga parameter ng sala-sala sa panahon ng heteroepitaxy, na ginagawang posible na gumamit ng mga materyales sa IR bilang mga substrate.
Sa kasalukuyan, ang mga kasalukuyang proseso para sa paggawa ng silicon carbide ay nangangailangan ng paggamit ng mga temperatura hanggang sa 1500 °C, na hindi gaanong katugma sa karaniwang teknolohiya ng silikon. Gayunpaman, gamit ang fullerenes, ang silicon carbide ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagdeposito ng isang C60 film sa isang silicon substrate na may karagdagang pagsusubo sa temperatura na hindi hihigit sa 800-900 ° C sa isang rate ng paglago na 0.01 nm/s sa isang Si substrate.
Fullerenes bilang isang materyal para sa lithography. Dahil sa kakayahang mag-polymerize sa ilalim ng pagkilos ng isang laser o electron beam at bumuo ng isang phase na hindi matutunaw sa mga organikong solvent, ang kanilang paggamit bilang isang paglaban para sa submicron lithography ay promising. Kasabay nito, ang mga fullerene na pelikula ay nakatiis ng makabuluhang pag-init, hindi nakakahawa sa substrate, at pinapayagan ang dry development.
Fullerenes bilang mga bagong materyales para sa nonlinear na optika. Ang mga materyales na naglalaman ng fullerene (mga solusyon, polymer, likido na may mataas na nonlinear na optical na katangian ay nangangako na gamitin bilang optical limiters (attenuators) ng matinding laser radiation; photorefractive media para sa pagre-record ng mga dynamic na hologram; frequency converter; phase conjugation device.
Ang pinaka-pinag-aralan na lugar ay ang paglikha ng optical power limiters batay sa mga solusyon at solidong solusyon ng C60. Ang epekto ng nonlinear transmission limitation ay nagsisimula sa humigit-kumulang 0.2 - 0.5 J/cm^2, ang antas ng saturated optical transmission ay tumutugma sa 0.1 - 0.12 J/cm 2 . Habang tumataas ang konsentrasyon sa solusyon, bumababa ang antas ng limitasyon ng density ng enerhiya. Halimbawa, sa haba ng landas sa sample na 10 mm (collimated beam) at mga konsentrasyon ng isang C60 solution sa toluene na 1*10^-4, 1.65*10^-4, at 3.3*10^-4 M, ang Ang saturated transmission ng optical limiter ay naging 320, 165, at 45 mJ/cm 2 ayon sa pagkakabanggit. Ipinakita na sa isang wavelength na 532 nm para sa iba't ibang tagal ng pulso t (500 fs, 5 ps, 10 nsec), ang nonlinear optical na limitasyon ay nagpapakita ng sarili sa mga density ng enerhiya na 2, 9, at 60 mJ/cm^2. Sa mataas na densidad ng enerhiya ng input (higit sa 20 J/cm^2), bilang karagdagan sa epekto ng nonlinear saturated absorption mula sa excited level, ang beam defocusing sa sample ay sinusunod, na nauugnay sa nonlinear absorption, isang pagtaas sa sample temperatura, at pagbabago sa refractive index sa rehiyon ng beam passage. Para sa mas mataas na fullerenes, ang gilid ng absorption spectra ay lumilipat sa mas mahabang wavelength, na ginagawang posible na makakuha ng isang optical na limitasyon sa n = 1.064 μm.
Upang lumikha ng isang solid-state optical limiter, mahalagang ipasok ang fullerenes sa isang solid-state matrix habang pinapanatili ang molekula sa kabuuan at bumubuo ng isang homogenous na solidong solusyon. Kinakailangan din na pumili ng isang matrix na may mataas na paglaban sa radiation, mahusay na transparency, at mataas na kalidad ng optical. Ang mga polymer at malasalamin na materyales ay ginagamit bilang solid-state matrice. Ang matagumpay na paghahanda ng isang solidong solusyon ng C60 sa SiO 2 batay sa paggamit ng teknolohiyang sol-gel ay iniulat. Ang mga sample ay may optical limit na 2-3 mJ/cm^2 at isang damage threshold na higit sa 1 J/sv^2. Ang isang optical limiter sa isang polystyrene matrix ay inilarawan din at ipinapakita na sa kasong ito ang epekto ng optical limiting ay 5 beses na mas mahusay kaysa sa C60 sa solusyon. Kapag ang fullerenes ay ipinakilala sa laser phosphate na baso, ipinakita na ang C60 at C70 fullerenes sa mga baso ay hindi nasisira, at ang mekanikal na lakas ng mga baso na may doped na fullerenes ay mas mataas kaysa sa purong baso.
Ang isang kawili-wiling aplikasyon ng nonlinear-optical na paglilimita ng kapangyarihan ng radiation ay ang paggamit ng fullerenes sa laser cavity upang sugpuin ang spike regime sa panahon ng self-locking ng mga mode. Ang mataas na antas ng nonlinearity ng isang medium na may fullerenes ay maaaring gamitin bilang isang bistable na elemento para sa pulse compression sa nanosecond na hanay ng mga tagal.
Ang pagkakaroon ng fullerenes sa elektronikong istraktura pi-Ang mga electronic system ay humahantong, gaya ng nalalaman, sa isang malaking halaga ng nonlinear na pagkamaramdamin, na nagmumungkahi ng posibilidad na lumikha ng mahusay na mga generator ng ikatlong optical harmonic. Ang pagkakaroon ng mga non-zero na bahagi ng nonlinear suceptibility tensor x (3) ay isang kinakailangang kondisyon para sa pagpapatupad ng ikatlong harmonic generation na proseso, ngunit para sa praktikal na paggamit nito na may kahusayan ng sampu-sampung porsyento, kinakailangan na magkaroon ng phase matching. sa daluyan. Efficient Generation
ay maaaring makuha sa mga layered na istruktura na may quasi-phase na pagtutugma ng mga nag-uugnay na alon. Ang mga layer na naglalaman ng fullerene ay dapat magkaroon ng kapal na katumbas ng magkakaugnay na haba ng pakikipag-ugnayan, at ang mga layer na naghihiwalay sa mga ito na may halos zero cubic susceptibility ay dapat magkaroon ng kapal na nagsisiguro ng pagbabago ng phase sa pamamagitan ng pi sa pagitan ng radiation ng pangunahing dalas at ang ikatlong maharmonya.
Fullerenes bilang bagong semiconductor at nanostructural na materyales. Ang mga fullerite bilang semiconductors na may band gap na humigit-kumulang 2 eV ay maaaring gamitin upang lumikha ng field effect transistor, photovoltaic device, solar cell, at may mga halimbawa ng naturang paggamit. Gayunpaman, halos hindi sila maaaring makipagkumpitensya sa mga tuntunin ng mga parameter sa mga maginoo na device na may advanced na teknolohiya batay sa Si o GaAs. Ang higit na maaasahan ay ang paggamit ng fullerene molecule bilang isang handa na nanoscale object para sa paglikha ng nanoelectronic na mga aparato at mga aparato batay sa mga bagong pisikal na prinsipyo.
Ang isang fullerene molecule, halimbawa, ay maaaring ilagay sa ibabaw ng isang substrate sa isang paunang natukoy na paraan gamit ang isang scanning tunneling (STM) o atomic force (AFM) microscope at ginamit bilang isang paraan ng pagtatala ng impormasyon. Upang basahin ang impormasyon, ang ibabaw ay ini-scan gamit ang parehong probe. Kasabay nito, ang 1 bit ng impormasyon ay ang pagkakaroon o kawalan ng isang molekula na may diameter na 0.7 nm, na ginagawang posible upang makamit ang isang record density ng pag-record ng impormasyon. Ang ganitong mga eksperimento ay isinasagawa sa Bell. Ang kawili-wili para sa mga promising memory device ay ang mga endohedral complex ng mga rare earth elements gaya ng terbium, gadolinium, at dysprosium, na may malalaking magnetic moment. Ang isang fullerene na naglalaman ng tulad ng isang atom ay dapat magkaroon ng mga katangian ng isang magnetic dipole, ang oryentasyon nito ay maaaring kontrolin ng isang panlabas na magnetic field. Ang mga complex na ito (sa anyo ng isang sub-monolayer film) ay maaaring magsilbing batayan ng isang magnetic storage medium na may recording density na hanggang 10^12 bit/cm^2 (para sa paghahambing, ang mga optical disc ay maaaring makamit ang isang surface recording density. ng 10^8 bit/cm^2).
Larawan 12 . Schematic diagram ng isang single-molecule transistor sa C60 molecule
Ang mga pisikal na prinsipyo ay binuo para sa paglikha ng isang analog ng isang transistor batay sa isang solong molekula ng fullerene, na maaaring magsilbi bilang isang amplifier sa hanay ng nanoampere ( kanin. 12). Ang dalawang puntong nanocontact ay matatagpuan sa layo na humigit-kumulang 1-5 nm sa isang bahagi ng molekula ng C60. Ang isa sa mga electrodes ay ang pinagmulan, ang isa ay gumaganap ng papel ng isang alisan ng tubig. Ang ikatlong elektrod (grid) ay isang maliit na piezoelectric na kristal at dinadala sa distansya ng van der Waals sa kabilang panig ng molekula. Ang input signal ay inilapat sa piezoelectric elemento (tip), na deforms ang molecule na matatagpuan sa pagitan ng mga electrodes - source at drain, at modulates ang conductivity ng intramolecular transition. Ang transparency ng molecular current flow channel ay nakasalalay sa antas ng paglabo ng mga function ng wave ng metal sa rehiyon ng fullerene molecule. Ang isang simpleng modelo ng transistor effect na ito ay isang tunneling barrier na ang taas ay binago nang hiwalay sa lapad nito, ibig sabihin, ang C60 molecule ay ginagamit bilang natural na tunneling barrier. Ang dapat na bentahe ng naturang elemento ay ang maliit na sukat at napakaikling oras ng paglipad ng mga electron sa tunnel mode kumpara sa ballistic case, kaya ang mas mabilis na pagtugon ng aktibong elemento. Ang posibilidad ng pagsasama, ibig sabihin, ang paglikha ng higit sa isang aktibong elemento sa bawat molekula ng C60, ay isinasaalang-alang.
Carbon nanoparticle at nanotubes
Kasunod ng pagtuklas ng C60 at C70 fullerenes, sa pag-aaral ng mga produktong nakuha sa pamamagitan ng pagkasunog ng graphite sa isang electric arc o isang malakas na laser beam, natagpuan ang mga particle, na binubuo ng mga carbon atom, na may tamang hugis at sukat mula sampu hanggang daan-daang nanometer at, samakatuwid, natanggap nila ang pangalan bukod sa fullerenes pati na rin ang mga nanopartikel .
Ang tanong ay lumitaw kung bakit napakatagal upang matuklasan ang mga fullerenes na nakuha mula sa isang karaniwang materyal tulad ng grapayt? Mayroong dalawang pangunahing dahilan: una, ang covalent bond ng mga carbon atoms ay napakalakas: upang masira ito, ang mga temperatura sa itaas 4000 ° C ay kinakailangan; pangalawa, ang napaka-sopistikadong kagamitan ay kinakailangan para sa kanilang pagtuklas - mga high-resolution na transmission electron microscope. Tulad ng alam na ngayon, ang mga nanoparticle ay maaaring magkaroon ng pinaka kakaibang mga hugis. Ang iba't ibang mga pagbuo ng carbon ay ipinakita sa mga kilalang anyo. Mula sa isang praktikal na pananaw, para sa nanoelectronics, na ngayon ay pinapalitan ang microelectronics, ang mga nanotubes ay ang pinakamalaking interes. Ang mga carbon formation na ito ay natuklasan noong 1991 ng Japanese scientist na si S. Ijima. Ang mga nanotube ay mga end graphite plane na pinagsama sa anyo ng isang silindro; maaari silang maging open-ended o closed-ended. Ang mga pormasyon na ito ay kawili-wili din mula sa isang purong siyentipikong pananaw, bilang isang modelo ng mga one-dimensional na istruktura. Sa katunayan, ang mga single-layer nanotubes na may diameter na 9 A (0.9 nm) ay natuklasan na ngayon. Sa lateral surface, ang mga carbon atom, tulad ng sa graphite plane, ay matatagpuan sa mga node ng hexagons, ngunit sa mga tasa na nagsasara ng mga cylinder mula sa mga dulo, ang mga pentagons at triangles ay maaari ding umiral. Kadalasan, ang mga nanotubes ay nabuo sa anyo ng mga coaxial cylinder.
Ang pangunahing kahirapan sa pag-aaral ng mga katangian ng mga pagbuo ng nanotube ay na sa kasalukuyan ay hindi sila makukuha sa mga macroscopic na dami upang ang mga axial axes ng mga tubo ay codirectional. Tulad ng nabanggit na, ang maliit na diameter na nanotubes ay nagsisilbing isang mahusay na modelo para sa pag-aaral ng mga tampok ng isang-dimensional na istruktura. Maaaring asahan na ang mga nanotubes, tulad ng graphite, ay mahusay na conductor ng electric current at, posibleng, ay mga superconductor. Ang pananaliksik sa mga direksyong ito ay isang bagay para sa malapit na hinaharap.
Ang Fullerene ay isang molecular compound na kabilang sa klase ng allotropic forms ng carbon at kumakatawan sa convex closed polyhedra na binubuo ng kahit na bilang ng tatlong-coordinated na carbon atoms. Tinutukoy ng natatanging istraktura ng fullerenes ang kanilang natatanging katangiang pisikal at kemikal.
Iba pang anyo ng carbon: graphene, carbyne, diamond, fullerene, carbon nanotubes, whiskers.
Paglalarawan at istraktura ng fullerene:
Ang fullerene, buckyball, o buckyball ay isang molecular compound na kabilang sa klase ng mga allotropic form. carbon at kumakatawan sa convex closed polyhedra, na binubuo ng pantay na bilang ng tatlong-coordinated na carbon atoms.
Ang Fullerenes ay pinangalanan sa ganitong paraan pagkatapos ng engineer at arkitekto na si Richard Buckminster Fuller, na nagdisenyo at nagtayo ng spatial na istraktura ng "geodesic dome", na isang hemisphere na binuo mula sa tetrahedra. Ang disenyong ito ay nagdala ng mas buong internasyonal na pagkilala at katanyagan. Ngayon, ayon sa kanyang mga pag-unlad, ang mga domed house ay binuo at itinatayo. Ang Fullerene sa istraktura at hugis nito ay kahawig ng mga konstruksyon na ito ni Richard Buckminster Fuller.
Tinutukoy ng natatanging istraktura ng fullerenes ang kanilang natatanging katangiang pisikal at kemikal. Sa kumbinasyon ng iba pang mga sangkap, ginagawa nilang posible na makakuha ng mga materyales na may panimula na mga bagong katangian.
Sa fullerene molecules, atoms carbon matatagpuan sa mga vertice ng hexagons at pentagons na bumubuo sa ibabaw ng isang sphere o ellipsoid. Ang pinaka-symmetrical at pinaka-ganap na pinag-aralan na kinatawan ng fullerene family ay fullerene (C 60), kung saan ang carbon atoms ay bumubuo ng isang pinutol na icosahedron na binubuo ng 20 mga heksagono at 12 pentagons at kahawig ng isang soccer ball (bilang isang perpektong hugis, napakabihirang sa kalikasan).
Ang susunod na pinakakaraniwan ay ang C 70 fullerene, na naiiba sa C 60 fullerene sa pamamagitan ng pagpasok ng sinturon ng 10 atomo carbon papunta sa ekwador na rehiyon C 60 , bilang isang resulta kung saan ang C 60 fullerene molecule ay pinahaba at kahawig ng isang rugby ball sa hugis nito.
Ang tinatawag na mas mataas na fullerenes na naglalaman ng mas malaking bilang ng mga carbon atoms (hanggang 400 o higit pa) ay nabuo sa mas maliit na halaga at kadalasan ay may medyo kumplikadong isomeric na komposisyon. Kabilang sa mga pinaka-pinag-aralan na mas mataas na fullerenes, maaaring isa-isa ng isa ang C n, Saan n= 74, 76, 78, 80, 82 at 84.
Ang koneksyon sa pagitan ng mga vertices, mga gilid at mga mukha ng isang fullerene ay maaaring ipahayag ng isang mathematical formula ayon sa Euler theorem para sa polyhedra:
V - P + G = 2,
kung saan ang B ay ang bilang ng mga vertices ng convex polyhedron, ang P ay ang bilang ng mga gilid nito, at ang Γ ay ang bilang ng mga mukha.
Ang isang kinakailangang kondisyon para sa pagkakaroon ng isang convex polyhedron ayon sa Euler's theorem (at, nang naaayon, para sa pagkakaroon ng isang fullerene na may isang tiyak na istraktura at hugis) ay ang pagkakaroon ng eksaktong 12 pentagonal na mukha at B /2 — 10 mga mukha.
Ang posibilidad ng pagkakaroon ng fullerene ay hinulaan ng mga siyentipikong Hapon noong 1971, ang teoretikal na pagbibigay-katwiran ay ginawa ng mga siyentipikong Sobyet noong 1973. Ang Fullerene ay unang na-synthesize noong 1985 sa USA.
Halos lahat ng fullerene ay nakuha sa artipisyal na paraan. Sa kalikasan, ito ay matatagpuan sa napakaliit na dami. Ito ay nabuo sa panahon ng pagkasunog ng natural na gas at kidlat, at matatagpuan din sa napakaliit na dami sa shungites, fulgurites, meteorites at bottom sediments, na ang edad ay umabot sa 65 milyong taon.
Mga compound ng Fullerene:
Ang Fullerene ay madaling pumasok sa mga compound kasama ng iba pang mga elemento ng kemikal. Sa kasalukuyan, higit sa 3 libong bago at derivative compound ang na-synthesize batay sa fullerenes.
Kung ang molekula ng fullerene, bilang karagdagan sa mga atomo ng carbon, ay may kasamang mga atomo ng iba pang mga elemento ng kemikal, kung gayon kung ang mga atomo ng iba pang mga elemento ng kemikal ay matatagpuan sa loob ng hawla ng carbon, ang mga naturang fullerenes ay tinatawag na endohedral, kung sa labas - exohedral.
Mga kalamangan at katangian ng fullerene:
- ang mga materyales na may paggamit ng fullerenes ay tumaas ang lakas, wear resistance, thermal at chemical stability at nabawasan ang abrasion,
– ginagawang posible ng mga mekanikal na katangian ng fullerenes na gamitin ang mga ito bilang isang napakabisang antifriction solid lubricant. Sa ibabaw ng mga counterbodies, bumubuo sila ng proteksiyon na fullerene-polymer film na sampu at daan-daang nanometer ang kapal, na nagpoprotekta laban sa thermal at oxidative degradation, pinatataas ang buhay ng mga friction unit sa mga emergency na sitwasyon ng 3-8 beses, pinatataas ang thermal stability ng mga pampadulas hanggang 400-500 ° C at ang kapasidad ng pagdadala ng mga yunit ng friction ng 2-3 beses, pinapalawak ang hanay ng presyon ng pagtatrabaho ng mga yunit ng friction ng 1.5-2 beses, binabawasan ang oras ng pagtakbo ng mga counterbodies,
– ang mga fullerenes ay nakakapag-polymerize at bumubuo ng mga manipis na pelikula,
– isang matalim na pagbaba sa transparency ng fullerene solution kapag ang optical radiation intensity ay lumampas sa isang tiyak na kritikal na halaga dahil sa nonlinear optical properties,
– ang posibilidad ng paggamit ng fullerenes bilang batayan para sa nonlinear optical shutters na ginagamit upang protektahan ang mga optical device mula sa matinding optical radiation,
- Ang fullerenes ay may kakayahang magpakita ng mga katangian ng isang antioxidant o isang oxidizing agent. Bilang mga antioxidant nilalampasan nila ang pagkilos ng lahat ng kilalang antioxidant ng 100-1000 beses. Ang mga eksperimento ay isinagawa sa mga daga na pinakain ng fullerenes sa langis ng oliba. Kasabay nito, ang mga daga ay nabuhay nang dalawang beses nang mas mahaba kaysa sa dati, at, bukod dito, ay nagpakita ng mas mataas na pagtutol sa pagkilos ng mga nakakalason na kadahilanan,
– ay isang semiconductor na may band gap na ~1.5 eV at ang mga katangian nito sa maraming paraan ay katulad ng sa iba pang mga semiconductors,
– Ang C60 fullerenes, na kumikilos bilang isang ligand, ay nakikipag-ugnayan sa alkali at ilang iba pang mga metal. Sa kasong ito, ang mga kumplikadong compound ng komposisyon na Me 3 C60 ay nabuo, na may mga katangian ng superconductor.
Mga katangian ng molekula ng Fullerene*:
* para sa C60 fullerene.
Pagkuha ng fullerenes:
Ang mga pangunahing paraan upang makakuha ng fullerenes ay:
– pagkasunog ng mga graphite electrodes sa isang electric arc sa isang helium na kapaligiran sa mababang presyon,
- mga gamot at paghahanda sa parmasyutiko,
- mga geomodifier ng friction,
- mga pampaganda,
- bilang isang additive upang makuha gawa ng tao diamante paraan ng mataas na presyon. Ang ani ng mga diamante ay tumaas ng 30%,
Awtomatikong machine milking system para sa mga baka "Sti...
quantum computer
Electric bus na may dynamic na recharging...
Masungit na laptop batay sa Elbrus-1C+...
Fullerene, buckyball, o buckyball- isang molecular compound na kabilang sa klase ng allotropic forms ng carbon at kumakatawan sa convex closed polyhedra na binubuo ng pantay na bilang ng tatlong-coordinated na carbon atoms. Utang ng Fullerenes ang kanilang pangalan sa inhinyero at arkitekto na si Richard Buckminster Fuller, na ang mga geodesic na istruktura ay itinayo sa prinsipyong ito. Sa una, ang klase ng mga joints na ito ay limitado sa mga istrukturang naglalaman lamang ng mga pentagonal at hexagonal na mukha. Tandaan na para sa pagkakaroon ng naturang saradong polyhedron na itinayo mula sa n vertices na bumubuo lamang ng pentagonal at hexagonal na mukha, ayon sa Euler theorem para sa polyhedra , na nagsasaad ng bisa ng pagkakapantay-pantay | n | − | e | + | f | = 2 (\displaystyle |n|-|e|+|f|=2)(Saan | n | , | e | (\displaystyle |n|,|e|) At | f | (\displaystyle |f|) ayon sa pagkakabanggit, ang bilang ng mga vertices, gilid at mukha), isang kinakailangang kondisyon ay ang pagkakaroon ng eksaktong 12 pentagonal na mukha at n / 2 − 10 (\displaystyle n/2-10) heksagonal na mga gilid. Kung ang molekula ng fullerene, bilang karagdagan sa mga atomo ng carbon, ay may kasamang mga atomo ng iba pang mga elemento ng kemikal, kung gayon kung ang mga atomo ng iba pang mga elemento ng kemikal ay matatagpuan sa loob ng hawla ng carbon, ang mga naturang fullerenes ay tinatawag na endohedral, kung sa labas - exohedral.
Encyclopedic YouTube
1 / 2
✪ Bill Joy: Kung ano ang "pinag-aalala ko, kung ano" ang ikinasasabik ko
✪ 12 * L "homme qui empoisonna l" Humanité en voulant la sauver
Mga subtitle
Tagasalin: Marina Gavrilova Editor: Ahmet Yükseltürk Anong mga teknolohiya ang maaari nating makatotohanang gamitin upang mabawasan ang pandaigdigang kahirapan? Ang napagtanto ko ay medyo hindi inaasahan. Sinimulan naming tingnan ang mga bagay tulad ng rate ng pagkamatay noong ikadalawampu siglo at kung paano bumuti ang mga bagay mula noon, at ilang napaka-interesante at simpleng mga bagay ang lumitaw. Maaaring tila ang mga antibiotic, sa halip na purong tubig, ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel, ngunit sa katunayan ang kabaligtaran ay totoo. At ang mga napakasimpleng bagay—mga teknolohiyang nasa labas na madaling mahanap sa mga unang araw ng Internet—ay maaaring makapagpabago nang husto sa problemang iyon. Ngunit sa pagtingin sa mas makapangyarihang mga teknolohiya tulad ng nanotechnology at genetic engineering, at iba pang mga umuusbong na digital na teknolohiya, nababahala ako tungkol sa mga potensyal na pang-aabuso sa mga lugar na ito. Isipin mo, dahil sa kasaysayan, maraming taon na ang nakalipas, hinarap natin ang pagsasamantala ng tao sa tao. Pagkatapos ay nakaisip tayo ng sampung utos: Huwag kang papatay. Ito ay uri ng isang personal na desisyon. Ang aming mga pamayanan ay nagsimulang mag-organisa sa mga lungsod. Tumaas ang populasyon. At upang maprotektahan ang indibidwal mula sa paniniil ng mga mandurumog, nakabuo kami ng mga konsepto tulad ng kalayaan ng indibidwal. Pagkatapos, upang harapin ang malalaking grupo, sabihin nating, sa antas ng estado, alinman bilang resulta ng magkasalungat na hindi pagsalakay na mga kasunduan o bilang resulta ng isang serye ng mga salungatan, sa kalaunan ay dumating kami sa isang uri ng kasunduan sa pag-aayos upang panatilihin ang kapayapaan. Ngunit ngayon ang sitwasyon ay nagbago, ito ang tinatawag ng mga tao na isang asymmetric na sitwasyon, kapag ang mga teknolohiya ay naging napakalakas na sila ay lumampas sa mga hangganan ng estado. Hindi na ito mga estado, kundi mga indibidwal na may potensyal na access sa mga armas ng malawakang pagkawasak. At ito ay bunga ng katotohanan na ang mga bagong teknolohiyang ito ay karaniwang digital. Nakakita na tayong lahat ng genomic sequence. Kung ninanais, maaaring i-download ng sinuman ang mga sequence ng gene ng mga pathogenic microorganism mula sa Internet. Kung gusto mo, nabasa ko kamakailan sa isang siyentipikong journal na ang 1918 influenza strain ay masyadong mapanganib na ipadala. At kung kailangan ng isang tao na gumamit nito sa pagsasaliksik sa laboratoryo, iminumungkahi na i-reverse engineer na lang ito upang hindi malagay sa panganib ang mail. Ang ganitong mga pagkakataon ay tiyak na umiiral. Kaya, ang maliliit na grupo ng mga tao na may access sa ganitong uri ng self-replicating na mga teknolohiya, biological man o iba pang mga teknolohiya, ay nagpapakita ng isang malinaw na panganib. At ang panganib ay maaari silang, sa katunayan, lumikha ng isang pandemya. At wala kaming tunay na karanasan sa mga pandemya, at gayundin, bilang isang lipunan, hindi kami masyadong mahusay sa pakikitungo sa mga hindi pamilyar na bagay. Ang pagsasagawa ng mga hakbang sa pag-iwas ay wala sa ating kalikasan. At sa kasong ito, hindi nilulutas ng teknolohiya ang problema, dahil nagbubukas lamang ito ng mas maraming pagkakataon para sa mga tao. Russell, Einstein at iba pa, na tinatalakay ito sa isang mas seryosong paraan, sa tingin ko noong unang bahagi ng ikadalawampu siglo, ay dumating sa konklusyon na ang desisyon ay dapat gawin hindi lamang ng ulo, kundi pati na rin ng puso. Kunin, halimbawa, ang mga bukas na talakayan at moral na pag-unlad. Ang kalamangan na ibinibigay sa atin ng sibilisasyon ay ang kakayahang hindi gumamit ng dahas. Ang ating mga karapatan sa lipunan ay pinoprotektahan pangunahin sa pamamagitan ng mga legal na hakbang. Upang limitahan ang panganib ng mga bagong bagay na ito, kinakailangan na limitahan ang pag-access ng mga indibidwal sa mga mapagkukunan ng paglikha ng mga pandemya. Kailangan din natin ng mga makabuluhang depensa, dahil ang mga aksyon ng mga baliw ay maaaring hindi mahuhulaan. At ang pinaka-nakakainis na bagay ay ang paggawa ng masama ay mas madali kaysa sa pagbuo ng depensa sa lahat ng posibleng sitwasyon; kaya laging may asymmetric advantage ang perpetrator. Ito ang mga naisip ko noong 1999 at 2000; nakita ng mga kaibigan ko na nanlumo ako at nag-aalala sa akin. Pagkatapos ay pumirma ako ng kontrata para magsulat ng isang libro kung saan nilayon kong ipahayag ang aking malungkot na kaisipan, at lumipat sa isang silid ng hotel sa New York na may isang silid na puno ng mga aklat tungkol sa salot at tungkol sa mga pambobomba ng nuklear sa New York; lumikha ng isang kapaligiran, sa isang salita. At naroon ako noong Setyembre 11, nakatayo sa kalye kasama ang lahat. May nangyaring hindi kapani-paniwala. Bumangon ako kinaumagahan at umalis sa lungsod, ang lahat ng mga trak sa paglilinis ay nakaparada sa Houston Street, handang linisin ang mga durog na bato. Naglakad ako sa gitna ng kalye, patungo sa istasyon ng tren; lahat sa ibaba ng 14th Street ay hinarangan. Ito ay hindi kapani-paniwala, ngunit hindi para sa mga may silid na puno ng mga libro. Ito ay nakakagulat na ito ay nangyari noon at doon, ngunit hindi nakakagulat na ito ay nangyari sa unang lugar. Ang lahat ay nagsimulang magsulat tungkol dito. Libu-libong tao ang nagsimulang magsulat tungkol dito. At sa huli ay tinanggihan ko ang libro, at pagkatapos ay tinawag ako ni Chris na may alok na magsalita sa isang kumperensya. Hindi ko na ito pinag-uusapan, dahil sapat na ang mga nakakapanlulumong bagay na nangyayari nang wala ito. Ngunit pumayag akong pumunta at magsabi ng ilang salita tungkol dito. At ipagtatalo ko na hindi natin dapat talikuran ang panuntunan ng batas sa pagharap sa mga banta na walang simetrya, na tila ginagawa ng mga taong nasa kapangyarihan sa kasalukuyan, dahil iyon ay katumbas ng pag-abandona sa sibilisasyon. At hindi natin kayang labanan ang banta sa hangal na paraan na ginagawa natin, dahil ang isang milyong dolyar na aksyon ay nagreresulta sa isang bilyong dolyar na pinsala at isang trilyong dolyar na pagkontra na hindi epektibo at halos tiyak na nagpapalala sa problema. Hindi mo maaaring labanan ang isang bagay kung ang gastos ay isang milyon sa isa at ang pagkakataon ng tagumpay ay isa hanggang isang milyon. Matapos tanggihan ang aklat mga isang taon na ang nakararaan, nagkaroon ako ng pribilehiyong makasali sa Kleiner Perkins at nabigyan ako ng pagkakataong magtrabaho sa inobasyon sa pamamagitan ng venture capital, sinusubukang humanap ng mga inobasyon na maaaring magamit upang malutas ang mga malalaking problema. Sa ganitong mga bagay, ang isang pagkakaiba ng sampung beses ay maaaring magresulta sa isang pakinabang ng isang libong beses. Ako ay namangha noong nakaraang taon sa hindi kapani-paniwalang kalidad at momentum ng pagbabago na dumaan sa aking mga kamay. Sa mga oras na ito ay simpleng makapigil-hininga. Lubos akong nagpapasalamat sa Google at Wikipedia para sa katotohanang naiintindihan ko ang kahit kaunti lang sa pinag-uusapan ng mga tao. Nais kong sabihin sa iyo ang tungkol sa tatlong mga lugar na nagbibigay sa akin ng espesyal na pag-asa tungkol sa mga problema na isinulat ko tungkol sa isang artikulo sa Wired magazine. Ang unang lugar ay edukasyon sa pangkalahatan, at sa esensya, ito ay tumutukoy sa sinabi ni Nicholas (Nicholas Negroponte) tungkol sa 100-dollar na mga computer. Ang Batas ni Moore ay malayong maubos. Ang pinaka-advanced na mga transistor ngayon ay 65 nanometer, at masaya akong namuhunan sa mga kumpanyang nagbibigay sa akin ng malaking kumpiyansa na ang Batas ni Moore ay gagana hanggang sa humigit-kumulang 10 nanometer. Ang isa pang pagbawas sa laki, sabihin, sa pamamagitan ng isang kadahilanan na 6, ay dapat na mapabuti ang pagganap ng mga chip sa pamamagitan ng isang kadahilanan na 100. Kaya sa praktikal na mga termino, kung ang isang bagay ay nagkakahalaga ng $1,000 ngayon, sabihin ang pinakamahusay na personal na computer na mabibili mo, kung gayon ang halaga nito sa 2020, sa tingin ko, ay maaaring $10. Hindi masama? Isipin kung magkano ang $100 na computer na iyon sa 2020 bilang isang tool sa pag-aaral. Sa tingin ko, ang hamon natin -- at sigurado akong magiging ganito, ay bumuo ng uri ng mga pantulong sa pagtuturo at mga network na magpapahintulot sa amin na gamitin ang device na ito. Kumbinsido ako na mayroon kaming hindi kapani-paniwalang makapangyarihang mga computer, ngunit wala kaming magandang software para sa kanila. At pagkaraan lang ng ilang sandali ay lalabas ang mas mahusay na software na patakbuhin mo ito sa isang 10-taong-gulang na makina at sasabihin, "Diyos ko, kaya bang tumakbo nang ganoon kabilis ang makinang iyon? "Naaalala ko noong ibinalik ang Apple Mac interface sa Apple II. Ang Apple II ay gumana nang maayos sa interface na iyon, hindi lang namin alam kung paano ito gagawin noong panahong iyon. Batay sa katotohanan na ang Batas ni Moore ay gumagana para sa Sa loob ng 40 taon, maaari nating ipagpalagay na magiging gayon. Pagkatapos ay alam natin kung ano ang magiging hitsura ng mga computer sa 2020. Napakaganda na mayroon tayong mga hakbangin upang turuan at bigyang-liwanag ang mga tao sa buong mundo, dahil ito ang dakilang kapangyarihan ng mundo. At tayo makapagbibigay para sa lahat sa mundo ng $100 na computer o $10 na computer sa susunod na 15 taon. Ang pangalawang lugar na tinututukan ko ay ang isyu sa kapaligiran, dahil malakas ang epekto nito sa buong mundo. Magsasalita pa si Al Gore tungkol dito sa lalong madaling panahon .Sa palagay namin ay may isang uri ng kalakaran ng Batas Moore na ang mga bagong materyales ang siyang nagtutulak sa pagsulong sa larangan ng ekolohiya. Mayroon kaming isang mahirap na gawain sa hinaharap, dahil ang populasyon sa lunsod ay lumaki sa ganito m siglo mula 2 hanggang 6 bilyon sa isang napakaikling panahon. Ang mga tao ay lumilipat sa mga lungsod. Ang bawat isa ay nangangailangan ng malinis na tubig, enerhiya, paraan ng transportasyon, at gusto naming bumuo ng mga lungsod sa isang berdeng landas. Ang mga sektor ng industriya ay medyo mahusay. Nakagawa kami ng mga pagpapabuti sa kahusayan sa enerhiya at mapagkukunan, ngunit ang sektor ng consumer, lalo na sa America, ay napaka-inefficient. Ang mga bagong materyales ay nagdadala ng hindi kapani-paniwalang pagbabago na may magandang dahilan upang umasa na sila ay magiging sapat na kumikita upang maabot ang merkado. Gusto kong magbigay ng isang partikular na halimbawa ng bagong materyal na natuklasan 15 taon na ang nakakaraan. Ito ay mga carbon nanotubes na natuklasan ni Iijima noong 1991 at mayroon silang mga hindi kapani-paniwalang katangian. Ito ang mga bagay na natuklasan namin kapag nagsimula kaming magdisenyo sa antas ng nano. Ang kanilang lakas ay nakasalalay sa katotohanan na ito ay halos ang pinakamatibay na materyal, ang pinaka-lumalaban sa kahabaan na kilala. Ang mga ito ay napaka, napakatigas at may napakakaunting kahabaan. Sa dalawang dimensyon, halimbawa, kung sila ay ginawang tela, ito ay magiging 30 beses na mas malakas kaysa sa Kevlar. At kung gumawa ka ng isang three-dimensional na istraktura, tulad ng isang buckyball, magkakaroon ito ng hindi kapani-paniwalang mga katangian. Kung bombahin mo ito ng mga particle at butasin ito, aayusin nito ang sarili, mabilis itong ayusin, sa loob ng femtoseconds, na hindi .. Napakabilis. (Laughter) Kung sinindihan mo ito, ito ay bumubuo ng kuryente. Ang flash ng larawan ay maaaring maging sanhi ng pag-aapoy nito. Kapag nakuryente, naglalabas ito ng liwanag. Isang libong beses na mas maraming agos ang madadaan dito kaysa sa isang piraso ng metal. Maaari silang gawin sa parehong p- at n-type na semiconductors, na nangangahulugang maaari silang gawin sa mga transistor. Nagsasagawa sila ng init sa haba, ngunit hindi sa kabila - hindi mo maaaring pag-usapan ang tungkol sa kapal dito, tungkol lamang sa nakahalang direksyon - kung ilalagay mo ang mga ito sa ibabaw ng isa; ito ay isa ring pag-aari ng carbon fiber. Kung maglalagay ka ng mga particle sa mga ito at barilin ang mga ito, kumikilos sila tulad ng mga miniature linear accelerators o electron gun. Ang loob ng isang nanotube ay napakaliit - ang pinakamaliit sa mga ito ay 0.7 nm - na ito ay, sa esensya, isa nang quantum world. Ang kakaibang espasyong ito ay nasa loob ng nanotube. Kaya nagsisimula na kaming maunawaan, at mayroon nang mga plano sa negosyo, mga bagay na pinag-uusapan ni Lisa Randel. Mayroon akong isang plano sa negosyo kung saan sinubukan kong matuto nang higit pa tungkol sa mga string ng Witten ng mga sukat ng kosmiko upang subukang maunawaan kung ano ang nangyayari sa iminungkahing nanomaterial. Kaya talagang nasa limitasyon na tayo sa loob ng nanotube. Ibig sabihin, nakikita natin na posibleng lumikha ng mga bagay na may iba't ibang katangian mula sa mga ito at sa iba pang mga bagong materyales - magaan at malakas - at gamitin ang mga bagong materyales na ito upang malutas ang mga problema sa kapaligiran. Mga bagong materyales na maaaring lumikha ng tubig, mga bagong materyales na maaaring gawing mas mahusay ang mga fuel cell, mga bagong materyales na nagpapagana ng mga reaksiyong kemikal na nagpapababa ng polusyon, at iba pa. Ethanol - mga bagong paraan ng paggawa ng ethanol. Mga bagong paraan ng pagbuo ng electric transport. Green daydream -- dahil maaari itong maging kapaki-pakinabang. At namuhunan na kami -- nagsimula na kami kamakailan ng bagong pondo, nag-invest kami ng 100 milyong dolyar sa ganitong uri ng pamumuhunan. Naniniwala kami na ang Genentech, Compaq, Lotus, Sun, Netscape, Amazon, at Google ay lalabas sa mga lugar na ito dahil ang rebolusyong materyales na ito ay magtutulak ng pag-unlad. Ang ikatlong lugar na aming ginagawa, na inanunsyo namin noong nakaraang linggo sa New York. Nag-set up kami ng $200 milyon na espesyal na pondo para bumuo ng biosecurity laban sa mga pandemya. At para mabigyan ka ng ideya, ang huling pondong itinatag ni Kleiner ay nagkakahalaga ng $400 milyon, kaya napakalaking pondo iyon para sa kanya. Ang ginawa namin sa nakalipas na ilang buwan - ilang buwan na ang nakalipas, sumulat kami ni Ray Kurzweil ng isang op-ed na piraso sa The New York Times tungkol sa kung gaano kadelikado ang paglalathala ng 1918 influenza genome. Nag-alala sina John Derr, Brooke at iba pa tungkol dito [hindi malinaw], at sinimulan naming pag-aralan kung paano naghahanda ang mundo para sa isang pandemya. Marami kaming nakitang gaps. Naisip namin kung posible bang makahanap ng mga ganitong inobasyon na pupuno sa mga puwang na ito? At sinabi sa akin ni Brooks sa halftime na nakahanap siya ng napakaraming bagay, napakaraming kasabikan na hindi siya makatulog, napakaraming magagandang teknolohiya, na maaari lamang nating hukayin ang mga ito. Kailangan natin sila, alam mo. Mayroon kaming isang antiviral na nakalaan; sabi nila gumagana pa rin. Ito ay Tamiflu. Gayunpaman, ang Tamiflu virus ay lumalaban. Siya ay lumalaban sa Tamiflu. Mula sa karanasan sa AIDS, nakita namin na ang mga cocktail ay gumagana nang maayos, iyon ay, ilang mga gamot ang kailangan para sa viral resistance. Kailangan nating saliksikin ito ng mas malalim. Kailangan namin ng mga grupo na maaaring malaman kung ano ang nangyayari. Kailangan namin ng mabilis na mga diagnostic upang matukoy ang isang strain ng trangkaso na kamakailan lamang natuklasan. Kailangan mong mabilis na makapagsagawa ng mga express diagnostic. Kailangan namin ng mga bagong antiviral na gamot at cocktail. Kailangan natin ng mga bagong uri ng bakuna. Mga bakuna sa malawak na spectrum. Mga bakuna na maaaring mabilis na magawa. Mga cocktail, mas makapangyarihang mga bakuna. Gumagana ang kumbensyonal na bakuna laban sa 3 posibleng strain. Hindi namin alam kung alin ang aktibo. Naniniwala kami na kung mapupunan namin ang 10 gaps na ito, kami ay nasa posisyon na aktwal na bawasan ang panganib ng isang pandemya. Ang normal na pana-panahong trangkaso at ang pandemya ay nasa ratio na 1:1000 sa mga tuntunin ng pagkamatay, at siyempre ang epekto sa ekonomiya ay malaki. Kaya kami ay labis na nasasabik dahil sa tingin namin ay maaari naming pondohan ang 10, o hindi bababa sa pabilisin ang 10 mga proyekto at makita ang mga ito na mapupunta sa merkado sa susunod na dalawang taon. Kaya kung makakatulong ang teknolohiya sa paglutas ng mga problema sa edukasyon, kapaligiran, at pandemya, malulutas ba nito ang mas malaking problema na tinalakay ko sa Wired magazine? Natatakot ako na ang sagot ay talagang hindi, dahil imposibleng malutas ang problema sa pamamahala ng teknolohiya sa parehong teknolohiya. Kung ang walang limitasyong kapangyarihan ay naiwang malayang magagamit, kung gayon ang isang napakaliit na bilang ng mga tao ay magagawang gamitin ito para sa kanilang sariling mga layunin. Hindi ka maaaring lumaban kapag ang logro ay isang milyon sa isa. Ang kailangan natin ay mas mahusay na mga batas. Halimbawa, kung ano ang maaari naming gawin, isang bagay na wala pa sa pampulitikang hangin, ngunit marahil sa isang pagbabago ng administrasyon ay magiging - ay ang paggamit ng mga merkado. Ang mga merkado ay isang napakalakas na puwersa. Halimbawa, sa halip na subukang ayusin ang mga problema, na malamang na hindi gagana, kung maaari nating ilagay ang gastos ng sakuna sa gastos ng pagnenegosyo, upang ang mga taong nagtatrabaho sa negosyong may mataas na peligro ay makahadlang laban dito. panganib . Halimbawa, maaari mong gamitin ito sa pagbebenta ng gamot. Hindi ito kailangang aprubahan ng mga regulatory body; ngunit kailangan mong kumbinsihin ang kompanya ng seguro na ito ay ligtas. At kung ilalapat mo ang konsepto ng insurance sa mas malaking sukat, maaari kang gumamit ng mas malakas na puwersa, ang kapangyarihan ng merkado, upang magbigay ng feedback. Paano maipapatupad ang naturang batas? Sa tingin ko, dapat suportahan ang naturang batas. Kailangang managot ang mga tao. Ang batas ay nangangailangan ng pananagutan. Sa ngayon, ang mga siyentipiko, technologist, negosyante, inhinyero ay hindi personal na responsable para sa mga kahihinatnan ng kanilang mga aksyon. Kung gagawin mo ang isang bagay, kailangan mong gawin ito alinsunod sa batas. At sa wakas, sa palagay ko dapat nating gawin - halos imposibleng sabihin - dapat nating simulan ang pagdidisenyo ng hinaharap. Hindi natin mapipili ang hinaharap, ngunit maaari nating baguhin ang direksyon nito. Ang aming pamumuhunan sa pagsisikap na maiwasan ang mga pandemya ng trangkaso ay nakakaapekto sa pamamahagi ng mga posibleng resulta. Maaaring hindi natin mapigil ang pandemya, ngunit mas malamang na hindi tayo maaapektuhan kung tututukan natin ang isyung ito. Sa ganitong paraan, maaari nating idisenyo ang hinaharap sa pamamagitan ng pagpili kung ano ang gusto nating mangyari at pagpigil sa hindi natin gusto, at pagdidirekta sa pag-unlad sa isang lugar na mas mababa ang panganib. Si Bise Presidente Gore ay magsasalita tungkol sa kung paano natin maidirekta ang tilapon ng klima sa isang lugar na may mababang posibilidad ng sakuna. Ngunit ang pinakamahalagang bagay na dapat nating gawin ay kailangan nating tulungan ang mga mabubuting tao, ang mga taong nasa depensa, na makakuha ng bentahe sa mga taong maaaring samantalahin ang sitwasyon. At ang kailangan nating gawin ay paghigpitan ang pag-access sa ilang partikular na impormasyon. Dahil sa mga pagpapahalagang kinalakihan natin, mahirap tanggapin ang mataas na halaga na ibinibigay natin sa kalayaan sa pagsasalita -- mahirap para sa ating lahat na tanggapin. Ito ay lalong mahirap para sa mga siyentipiko na naaalala ang pag-uusig na sinapit ni Galileo, ngunit nakipaglaban pa rin sa simbahan. Ngunit ito ang presyo ng sibilisasyon. Ang presyo ng pagpapanatili ng batas ay ang paghihigpit sa pag-access sa walang limitasyong kapangyarihan. Salamat sa iyong atensyon. (Palakpakan)
Kasaysayan ng pagtuklas
Fullerenes sa kalikasan
Matapos makuha sa ilalim ng mga kondisyon ng laboratoryo, natagpuan ang mga molekula ng carbon sa ilang sample ng North Karelia shungite sa US at Indian fulgurites, meteorites at bottom sediments, na hanggang 65 milyong taong gulang.
Ang mga fullerenes ay natagpuan din sa malalaking dami sa espasyo: noong 2010 sa anyo ng gas, noong 2012 - sa solidong anyo.
Mga katangian ng istruktura
Ang molekular na pagbuo ng carbon sa anyo ng isang pinutol icosahedron ay may masa na 720 amu. e.m. Sa mga fullerene molecule, ang mga carbon atom ay matatagpuan sa mga vertices ng hexagons at pentagons, na bumubuo sa ibabaw ng isang sphere o ellipsoid. Ang pinaka-symmetrical at pinaka-pinag-aralan na kinatawan ng fullerene family ay fullerene (C 60), kung saan ang mga carbon atoms ay bumubuo ng isang pinutol icosahedron na binubuo ng 20 hexagons at 12 pentagons at kahawig ng soccer ball (bilang perpektong hugis, napakabihirang sa kalikasan) . Dahil ang bawat carbon atom ng fullerene C 60 ay sabay na nabibilang sa dalawang hexagons at isang pentagon, ang lahat ng mga atom sa C 60 ay katumbas, na kinumpirma ng nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum ng 13 C isotope - naglalaman lamang ito ng isang linya. Gayunpaman, hindi lahat ng C-C bond ay magkapareho ang haba. Ang C=C bond, na isang karaniwang bahagi para sa dalawang hexagons, ay 1.39 Å, at ang C-C bond, na karaniwan para sa isang hexagon at isang pentagon, ay mas mahaba at katumbas ng 1.44 Å. Bilang karagdagan, ang bono ng unang uri ay doble, at ang pangalawa ay solong, na mahalaga para sa kimika ng C 60 fullerene. Sa katunayan, ang pag-aaral ng mga katangian ng fullerene na nakuha sa malalaking dami ay nagpapakita ng pamamahagi ng kanilang mga layunin na katangian (kemikal at aktibidad ng sorption) sa 4 na matatag na fullerene isomer, na malayang tinutukoy ng iba't ibang oras ng paglabas mula sa column ng sorption ng isang high-resolution na liquid chromatograph. . Sa kasong ito, ang atomic mass ng lahat ng 4 na isomer ay katumbas - mayroon itong mass na 720 amu. kumain.
Ang susunod na pinakakaraniwan ay ang C 70 fullerene, na naiiba sa C 60 fullerene sa pamamagitan ng pagpasok ng sinturon ng 10 carbon atoms sa C 60 equatorial region, bilang resulta kung saan ang 34 na molekula ay pinahaba at kahawig ng isang rugby ball sa hugis nito. .
Ang tinatawag na mas mataas na fullerenes na naglalaman ng mas malaking bilang ng mga carbon atoms (hanggang 400) ay nabuo sa mas maliit na halaga at kadalasan ay may medyo kumplikadong isomeric na komposisyon. Kabilang sa mga pinaka-pinag-aralan na mas mataas na fullerenes, maaaring isa-isa ng isa ang C n , n=74, 76, 78, 80, 82 at 84.
Synthesis
Ang unang fullerenes ay nahiwalay mula sa condensed graphite vapors na nakuha ng laser irradiation ng solid graphite sample. Sa katunayan, sila ay mga bakas ng sangkap. Ang susunod na mahalagang hakbang ay ginawa noong 1990 ni W. Kretchmer, Lamb, D. Huffman at iba pa, na bumuo ng isang paraan para sa pagkuha ng mga dami ng gramo ng fullerenes sa pamamagitan ng pagsunog ng mga graphite electrodes sa isang electric arc sa isang helium na kapaligiran sa mababang presyon. Sa proseso ng pagguho ng anode, ang soot na naglalaman ng isang tiyak na halaga ng fullerenes ay nanirahan sa mga dingding ng silid. Ang uling ay natutunaw sa benzene o toluene, at ang mga halaga ng gramo ng C 60 at C 70 na mga molekula ay nahiwalay sa purong anyo mula sa nagresultang solusyon sa isang ratio na 3: 1 at humigit-kumulang 2% ng mas mabibigat na fullerenes. Kasunod nito, posible na pumili ng pinakamainam na mga parameter ng pagsingaw ng elektrod (presyon, komposisyon ng atmospera, kasalukuyang, diameter ng elektrod), kung saan nakamit ang pinakamataas na ani ng fullerenes, na may average na 3-12% ng materyal na anode, na sa huli ay tumutukoy sa mataas. gastos ng fullerenes.
Sa una, ang lahat ng mga pagtatangka ng mga eksperimento na makahanap ng mas mura at mas produktibong mga pamamaraan para sa pagkuha ng mga dami ng gramo ng fullerenes (pagkasunog ng mga hydrocarbon sa apoy, kemikal na synthesis, atbp.) Ay hindi humantong sa tagumpay, at ang "arc" na paraan ay nanatiling pinaka produktibo. para sa isang mahabang panahon (produktibo ay tungkol sa 1 g / h) . Kasunod nito, pinamamahalaang ng Mitsubishi na maitaguyod ang pang-industriya na produksyon ng mga fullerenes sa pamamagitan ng pagsunog ng mga hydrocarbon, ngunit ang mga naturang fullerenes ay naglalaman ng oxygen, at samakatuwid ang paraan ng arko ay ang tanging angkop na paraan para sa pagkuha ng mga purong fullerenes.
Ang mekanismo ng fullerene formation sa arc ay nananatiling hindi malinaw, dahil ang mga proseso na nagaganap sa arc burning region ay thermodynamically unstable, na lubhang nagpapalubha sa kanilang teoretikal na pagsasaalang-alang. Ito ay hindi maikakaila na itinatag lamang na ang fullerene ay binuo mula sa mga indibidwal na carbon atoms (o C 2 fragment). Para sa patunay, ginamit ang mataas na purified 13 C graphite bilang anode electrode, ang isa pang electrode ay gawa sa ordinaryong 12 C graphite. Pagkatapos ng pagkuha ng fullerenes, ipinakita ng NMR na ang 12 C at 13 C atoms ay random na matatagpuan sa ibabaw ng fullerene. Ipinapahiwatig nito ang pagkabulok ng materyal na grapayt sa mga indibidwal na atomo o mga fragment ng antas ng atomiko at ang kanilang kasunod na pagpupulong sa isang molekulang fullerene. Dahil sa sitwasyong ito, kinakailangan na iwanan ang visual na larawan ng pagbuo ng fullerenes bilang resulta ng pagtitiklop ng mga layer ng atomic graphite sa mga closed sphere.
Ang isang medyo mabilis na pagtaas sa kabuuang bilang ng mga pag-install para sa paggawa ng mga fullerenes at patuloy na trabaho upang mapabuti ang mga pamamaraan para sa kanilang paglilinis ay humantong sa isang makabuluhang pagbawas sa gastos ng C 60 sa nakalipas na 17 taon - mula 10 libo hanggang 10-15 dolyar. bawat gramo, na nagdala sa kanila sa hangganan ng kanilang tunay na pang-industriyang paggamit. .
Sa kasamaang palad, sa kabila ng pag-optimize ng Huffman-Kretchmer (HK) na pamamaraan, hindi posible na taasan ang ani ng fullerenes ng higit sa 10-20% ng kabuuang masa ng sinunog na grapayt. Dahil sa medyo mataas na halaga ng paunang produkto, grapayt, ang pamamaraang ito ay may mga pangunahing limitasyon. Maraming mga mananaliksik ang naniniwala na hindi posible na bawasan ang halaga ng fullerenes na nakuha ng XC na pamamaraan sa ibaba ng ilang dolyar bawat gramo. Samakatuwid, ang mga pagsisikap ng isang bilang ng mga pangkat ng pananaliksik ay naglalayong maghanap ng mga alternatibong pamamaraan para sa pagkuha ng fullerenes. Nakamit ng kumpanya ng Mitsubishi ang pinakamalaking tagumpay sa lugar na ito, na pinamamahalaang magtatag ng pang-industriya na produksyon ng mga fullerenes sa pamamagitan ng pagsunog ng mga hydrocarbon sa isang apoy. Ang halaga ng naturang fullerenes ay humigit-kumulang $5/gram (2005), na walang epekto sa halaga ng electric arc fullerenes.
Dapat tandaan na ang mataas na halaga ng fullerenes ay natutukoy hindi lamang sa kanilang mababang ani sa panahon ng graphite combustion, kundi pati na rin sa kahirapan ng paghihiwalay, paglilinis, at paghihiwalay ng mga fullerenes ng iba't ibang masa mula sa carbon black. Ang karaniwang diskarte ay ang mga sumusunod: ang soot na nakuha sa pamamagitan ng pagsunog ng grapayt ay halo-halong may toluene o isa pang organikong solvent (may kakayahang epektibong matunaw ang fullerenes), pagkatapos ay ang halo ay sinala o centrifuged, at ang natitirang solusyon ay sumingaw. Pagkatapos alisin ang solvent, nananatili ang isang maitim na fine-crystalline precipitate - isang pinaghalong fullerenes, karaniwang tinatawag na fullerite. Ang komposisyon ng fullerite ay may kasamang iba't ibang mga kristal na pormasyon: maliliit na kristal ng C 60 at C 70 na mga molekula at C 60 /C 70 na mga kristal ay mga solidong solusyon. Bilang karagdagan, ang fullerite ay palaging naglalaman ng isang maliit na halaga ng mas mataas na fullerenes (hanggang sa 3%). Ang paghihiwalay ng pinaghalong fullerenes sa mga indibidwal na molecular fraction ay isinasagawa gamit ang liquid column chromatography at high pressure liquid chromatography (HPLC). Ang huli ay pangunahing ginagamit upang pag-aralan ang kadalisayan ng mga nakahiwalay na fullerenes, dahil ang analytical sensitivity ng pamamaraan ng HPLC ay napakataas (hanggang sa 0.01%). Sa wakas, ang huling yugto ay ang pag-alis ng solvent residues mula sa solid fullerene sample. Isinasagawa ito sa pamamagitan ng paghawak ng sample sa temperatura na 150-250 °C sa ilalim ng mga dynamic na kondisyon ng vacuum (mga 0.1 Torr).
Mga pisikal na katangian at inilapat na halaga
Mga fullerite
Ang mga condensed system na binubuo ng mga fullerene molecule ay tinatawag na fullerite. Ang pinaka-pinag-aralan na sistema ng ganitong uri ay ang C 60 na kristal, mas mababa - ang mala-kristal na C 70 na sistema. Ang mga pag-aaral ng mga kristal ng mas mataas na fullerenes ay nahahadlangan ng pagiging kumplikado ng kanilang paghahanda.
Ang mga carbon atom sa isang fullerene molecule ay pinag-uugnay ng σ- at π-bond, habang walang chemical bond (sa karaniwang kahulugan ng salita) sa pagitan ng mga indibidwal na fullerene molecule sa isang kristal. Samakatuwid, sa isang condensed system, ang mga indibidwal na molekula ay nagpapanatili ng kanilang sariling katangian (na mahalaga kapag isinasaalang-alang ang elektronikong istraktura ng isang kristal). Ang mga molekula ay hawak sa kristal sa pamamagitan ng mga puwersa ng van der Waals, na tumutukoy sa malaking lawak ng mga macroscopic na katangian ng solid C 60 .
Sa temperatura ng silid, ang C 60 crystal ay may face-centered cubic (fcc) na sala-sala na may pare-parehong 1.415 nm, ngunit habang bumababa ang temperatura, nangyayari ang isang first-order phase transition (T cr ≈ 260) at ang C 60 na kristal ay nagbabago. ang istraktura nito sa isang simpleng kubiko (sala-sala na pare-pareho 1.411 nm). Sa temperaturang T > Tcr, ang mga C 60 molecule ay random na umiikot sa paligid ng kanilang sentro ng equilibrium, at kapag bumaba ito sa isang kritikal na temperatura, ang dalawang axes ng pag-ikot ay nagyelo. Ang kumpletong pagyeyelo ng mga pag-ikot ay nangyayari sa 165 K. Ang kristal na istraktura ng C 70 sa mga temperatura ng pagkakasunud-sunod ng temperatura ng silid ay pinag-aralan nang detalyado sa trabaho. Tulad ng mga sumusunod mula sa mga resulta ng gawaing ito, ang mga kristal ng ganitong uri ay may body-centered (bcc) na sala-sala na may maliit na admixture ng hexagonal phase.
Nonlinear optical properties
Ang pagsusuri ng elektronikong istraktura ng fullerenes ay nagpapakita ng pagkakaroon ng mga π-electron system, kung saan mayroong malalaking halaga ng nonlinear na pagkamaramdamin. Ang mga fullerenes ay talagang may mga nonlinear na optical na katangian. Gayunpaman, dahil sa mataas na simetrya ng molekula ng C 60, ang pangalawang harmonic na henerasyon ay posible lamang kapag ang kawalaan ng simetrya ay ipinakilala sa system (halimbawa, sa pamamagitan ng isang panlabas na electric field). Mula sa isang praktikal na punto ng view, ang mataas na bilis (~250 ps), na tumutukoy sa pagsugpo sa ikalawang maharmonya na henerasyon, ay kaakit-akit. Bilang karagdagan, ang C 60 fullerenes ay may kakayahang makabuo ng ikatlong harmonic.
Ang isa pang posibleng lugar para sa paggamit ng fullerenes at, una sa lahat, ang C 60 ay optical shutters. Ang posibilidad ng paggamit ng materyal na ito para sa isang wavelength na 532 nm ay ipinakita sa eksperimento. Ang maikling oras ng pagtugon ay ginagawang posible na gumamit ng fullerenes bilang laser radiation limiters at Q-switch. Gayunpaman, sa maraming kadahilanan, mahirap para sa mga fullerenes na makipagkumpitensya dito sa mga tradisyonal na materyales. Ang mataas na gastos, ang mga kahirapan sa pagpapakalat ng fullerenes sa mga baso, ang kakayahang mabilis na mag-oxidize sa hangin, ang mga non-record na coefficient ng nonlinear susceptibility, at isang mataas na threshold para sa paglilimita ng optical radiation (hindi angkop para sa proteksyon sa mata) ay lumilikha ng malubhang kahirapan sa paglaban sa mga nakikipagkumpitensyang materyales. .
Quantum mechanics at fullerene
Hydrated fullerene (HyFn); (C 60 (H 2 O) n)
Hydrated C 60 - C 60 Ang HyFn fullerene ay isang malakas, hydrophilic supramolecular complex na binubuo ng isang C 60 fullerene molecule na nakapaloob sa unang hydration shell, na naglalaman ng 24 na molekula ng tubig: C 60 @(H 2 O) 24 . Nabuo ang hydration shell dahil sa interaksyon ng donor-acceptor ng mga nag-iisang pares electron ng oxygen molecules ng tubig na may mga electron-acceptor center sa fullerene surface. Kasabay nito, ang mga molekula ng tubig na nakatuon malapit sa ibabaw ng fullerene ay magkakaugnay ng isang volumetric na network ng mga bono ng hydrogen. Ang laki ng C 60 HyFn ay tumutugma sa 1.6-1.8 nm. Sa kasalukuyan, ang maximum na konsentrasyon ng C 60 , sa anyo ng C 60 HyFn, na nalikha sa tubig ay katumbas ng 4 mg/ml. [ suriin ang link] Larawan ng isang may tubig na solusyon ng C 60 HyFn na may konsentrasyon ng C 60 0.22 mg/ml sa kanan.
Fullerene bilang isang materyal para sa teknolohiya ng semiconductor
Ang isang fullerene molecular crystal ay isang semiconductor na may band gap na ~1.5 eV, at ang mga katangian nito ay higit na katulad ng sa iba pang mga semiconductors. Samakatuwid, ang isang bilang ng mga pag-aaral ay nauugnay sa paggamit ng mga fullerenes bilang isang bagong materyal para sa tradisyonal na mga aplikasyon sa electronics: isang diode, isang transistor, isang photocell, atbp. Dito, ang kanilang kalamangan sa tradisyonal na silikon ay isang maikling oras ng photoresponse (mga yunit ng ns). Gayunpaman, ang epekto ng oxygen sa kondaktibiti ng mga fullerene na pelikula ay naging isang makabuluhang disbentaha at, dahil dito, isang pangangailangan ang lumitaw para sa mga proteksiyon na coatings. Sa ganitong kahulugan, mas nangangako na gamitin ang fullerene molecule bilang isang independiyenteng nanoscale device at, sa partikular, bilang isang amplifying element.
Fullerene bilang isang photoresist
Sa ilalim ng pagkilos ng nakikita (> 2 eV), ultraviolet at mas maikling wavelength radiation, fullerenes polymerize at sa form na ito ay hindi dissolved sa pamamagitan ng organic solvents. Bilang isang paglalarawan ng paggamit ng isang fullerene photoresist, ang isa ay maaaring magbigay ng isang halimbawa ng pagkuha ng submicron resolution (≈20 nm) sa pamamagitan ng pag-ukit ng silikon na may isang electron beam gamit ang isang mask ng isang polymerized C 60 film.
Fullerene Additives para sa Paglago ng Diamond Films sa pamamagitan ng CVD Method
Ang isa pang kawili-wiling posibilidad ng praktikal na aplikasyon ay ang paggamit ng fullerene additives sa paglago ng mga pelikulang brilyante sa pamamagitan ng pamamaraan ng CVD (Chemical Vapor Deposition). Ang pagpapakilala ng fullerenes sa gas phase ay epektibo mula sa dalawang punto ng view: isang pagtaas sa rate ng pagbuo ng mga core ng brilyante sa substrate at ang supply ng mga bloke ng gusali mula sa gas phase hanggang sa substrate. Ang mga fragment ng C 2 ay kumikilos bilang mga bloke ng gusali, na naging angkop na materyal para sa paglaki ng isang pelikulang diyamante. Ipinakita sa eksperimento na ang rate ng paglago ng mga pelikulang diyamante ay umabot sa 0.6 μm/h, na 5 beses na mas mataas kaysa sa walang paggamit ng fullerenes. Para sa tunay na kumpetisyon sa pagitan ng mga diamante at iba pang mga semiconductors sa microelectronics, kinakailangan na bumuo ng isang paraan ng heteroepitaxy ng mga pelikulang brilyante, ngunit ang paglaki ng mga single-crystal na pelikula sa mga substrate na hindi brilyante ay nananatiling isang hindi malulutas na problema. Ang isang posibleng paraan upang malutas ang problemang ito ay ang paggamit ng fullerene buffer layer sa pagitan ng substrate at ng diamond film. Ang isang kinakailangan para sa pananaliksik sa direksyon na ito ay ang mahusay na pagdirikit ng fullerenes sa karamihan ng mga materyales. Ang mga probisyong ito ay partikular na may kaugnayan sa masinsinang pananaliksik sa mga diamante para sa kanilang paggamit sa susunod na henerasyong microelectronics. Mataas na pagganap (mataas na saturated drift speed); Ang pinakamataas na thermal conductivity at chemical resistance ng anumang kilalang materyal ay gumagawa ng brilyante na isang promising material para sa susunod na henerasyon ng electronics.
Mga superconducting compound na may C 60
Ang mga molekular na kristal ng fullerenes ay mga semiconductor, gayunpaman, noong unang bahagi ng 1991, natagpuan na ang doping solid C 60 na may isang maliit na halaga ng alkali metal ay humahantong sa pagbuo ng isang materyal na may metal na kondaktibiti, na sa mababang temperatura ay pumasa sa isang superconductor. Ang doping na may 60 ay ginawa sa pamamagitan ng paggamot sa mga kristal na may metal na singaw sa temperatura na ilang daang degrees Celsius. Sa kasong ito, ang isang istraktura ng uri X 3 C 60 ay nabuo (X ay isang alkali metal atom). Ang potasa ay ang unang metal na na-intercalated. Ang paglipat ng K 3 C 60 compound sa superconducting state ay nangyayari sa temperatura na 19 K. Ito ay isang record value para sa molecular superconductor. Sa lalong madaling panahon ay itinatag na maraming fullerite na doped na may alkali metal atoms sa ratio ng alinman sa X 3 C 60 o XY 2 C 60 (X, Y ay alkali metal atoms) ay may superconductivity. Ang may hawak ng record sa mga high-temperature superconductors (HTSC) ng mga ganitong uri ay RbCs 2 C 60 - ang T cr =33 K nito.
Impluwensiya ng maliliit na additives ng fullerene soot sa antifriction at antiwear properties ng PTFE
Dapat pansinin na ang pagkakaroon ng fullerene C 60 sa mga mineral na pampadulas ay nagsisimula sa pagbuo ng isang proteksiyon na fullerene-polymer film na 100 nm ang kapal sa mga ibabaw ng mga counterbodies. Pinoprotektahan ng nabuong pelikula laban sa thermal at oxidative degradation, pinatataas ang buhay ng mga friction unit sa mga emergency na sitwasyon ng 3-8 beses, ang thermal stability ng lubricants hanggang 400-500 ° C at ang bearing capacity ng friction unit ng 2-3 beses, pinapalawak ang hanay ng operating pressure ng mga friction unit ng 1 , 5-2 beses, binabawasan ang oras ng pagtakbo ng mga counter body.
Iba pang mga application
Kasama sa iba pang mga kagiliw-giliw na application ang mga accumulator at mga de-koryenteng baterya, kung saan ang mga fullerene additives ay ginagamit sa isang paraan o iba pa. Ang mga bateryang ito ay batay sa mga lithium cathode na naglalaman ng intercalated fullerenes. Ang mga fullerenes ay maaari ding gamitin bilang mga additives para sa paggawa ng mga artipisyal na diamante gamit ang high pressure method. Sa kasong ito, ang ani ng mga diamante ay tumataas ng ≈30%.
Bilang karagdagan, ang mga fullerenes ay nakahanap ng aplikasyon bilang mga additives sa intumescent (intumescent) na mga pintura na lumalaban sa sunog. Dahil sa pagpapakilala ng mga fullerenes, ang pintura ay namamaga sa ilalim ng impluwensya ng temperatura sa panahon ng apoy, isang medyo siksik na foam-coke layer ay nabuo, na ilang beses na pinapataas ang oras ng pag-init sa kritikal na temperatura ng mga protektadong istruktura.
Gayundin, ang mga fullerenes at ang kanilang iba't ibang mga kemikal na derivatives ay ginagamit kasama ng polyconjugated semiconducting polymers para sa paggawa ng mga solar cell.
Mga katangian ng kemikal
Ang mga fullerenes, sa kabila ng kawalan ng mga atomo ng hydrogen na maaaring palitan tulad ng sa kaso ng mga maginoo na aromatic compound, ay maaari pa ring magamit ng iba't ibang mga kemikal na pamamaraan. Halimbawa, ang mga reaksyon para sa functionalization ng fullerenes gaya ng Diels-Alder reaction, Prato reaction, at Bingel reaction ay matagumpay na nailapat. Ang mga fullerenes ay maaari ding maging hydrogenated upang bumuo ng mga produkto mula sa C 60 H 2 hanggang C 60 H 50 .
medikal na kahalagahan
Mga antioxidant
Ang Fullerenes ay ang pinakamakapangyarihang antioxidant na kilala ngayon. Sa karaniwan, nilalampasan nila ang epekto ng lahat ng antioxidant na kilala sa kanila ng 100-1000 beses. Ito ay dahil dito na sila ay dapat na makabuluhang palawigin ang average na habang-buhay ng mga daga at roundworm. Sa likas na anyo nito, ito ay matatagpuan sa shungite at hangin sa dagat. Ipinapalagay na ang C60 fullerene, na natunaw sa langis ng oliba, ay maaaring isama sa bilayer lipid lamad ng mga cell at mitochondria at kumilos bilang isang muling magagamit na antioxidant.