к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Фуллерены

Фуллерены - аллотропные молекулярные формы углерода, в к-рых атомы расположены в вершинах правильных шести- и пятиугольников, покрывающих поверхность сферы или сфероида. Такие молекулы могут содержать 28, 32, 50, 60, 70, 76 и т. д. атомов С.

Ф. были открыты в 1985 и названы по имени амер. архитектора Бакминстера Фуллера (Buckminster Fuller), к-рый применял при конструировании куполов зданий структуры, подобные структуре Ф. (молекулу С60 часто наз. бакминстерфуллереном, в амер. литературе иногда вместо "Ф." применяют термин bucky-ball - "бакибол"; Ф. в конденсир. состоянии наз. фуллеритами; легированные металлич. или др. присадками твёрдые Ф. наз. фул-леридами).

Первой была зарегистрирована как кластер с магическим числом атомов молекула С60. Она обладает наиб. высокой среди Ф. симметрией и, следовательно, наиб. стабильностью и имеет структуру правильного усечённого икосаэдра (напоминающую покрышку футбольного мяча). Атомы С располагаются в ней на сферич. поверхности в вершинах 20 правильных шестиугольников и 12 правильных пятиугольников; каждый шестиугольник имеет общие 3 стороны с др. шестиугольниками и 3 стороны, общие с пятиугольниками, т. е. все пятиугольники граничат только с шестиугольниками (рис.). Каждый атом С в молекуле С60 расположен в вершинах углов двух шестиугольников и одного пятиугольника, все атомы в ней принципиально неотличимы друг от друга. Повышенной стабильностью обладают также молекулы 5076-46.jpg имеющие формы замкнутых сфероидов.

В 1990 была создана относительно простая эфф. технология получения Ф. в макроскопич. кол-вах. В процессе дугового разряда с графитовыми электродами происходит термич. распыление графита, к-рый затем конденсируется. Конденсат, содержащий, кроме сажи, 5076-47.jpg Ф., помещают в органич. растворитель (бензол, толуол, гексан и др.), где Ф., в отличие от сажи, довольно хорошо растворяются. Затем С60 и др. Ф. выделяют из раствора методами перегонки, жидкостной хроматографии или испарением. Производительность синтеза С60 при такой технологии составляет ~1 г/ч; для С70 oна на порядок ниже, однако получаемого кол-ва достаточно для исследований не только тонких плёнок, но и поликристаллов, состоящих из молекул данного сорта. Ф. с более высоким числом С получают в меньших кол-вах. Наряду с замкнутыми сферич. и сфероидальными структурами при термич. распылении графита образуются протяжённые структуры - тубулены, построенные также на основе шестиугольных углеродных колец, характерных для графита. Они представляют собой спирально свёрнутые слои графита, длина таких трубок достигает неск. мк, а диаметр-неск. нм. Один из их торцов закруглён и составлен шести- и пятиугольными кольцами С, др. торец обычно прикрепляется к стенке эксперим. камеры. Ф. образуются также в пламенах разных углеводородов и при пиролизе смол. Имеются сообщения о присутствии Ф. в нек-рых природных минералах (напр., в шунгите).

5076-48.jpg


Молекулы Ф. сохраняют форму при нагреве до температуры ок. 2000 К. Темп-pa плавления С60 ок. 1800 К. В твёрдом состоянии С60 представляет собой кристалл с плотноупа-кованной гексагональной или гранецентрированной кубич. структурой (в зависимости от условий получения кристалла). При температуре ниже 256 К происходит фазовый переход с образованием кубич. кристаллич. структуры. Плотность кристаллич. С60 при нормальных условиях 1,69 кг/дм3, расстояния между центрами соседних молекул при этом составляют 1,00 нм. Кристаллич. С60 - полупроводник с шириной запрещённой зоны 1,5-1,9 эВ.

В 1991 были открыты сверхпроводящие свойства поли-кристаллич. С60, легированного атомами щелочных металлов. В табл. приведены параметры сверхпроводящих соединений С60, полученных при исследовании поликри-сталлич. образцов. Результаты исследований показали, что механизм сверхпроводимости в таких структурах основан на образовании куперовских пар в результате взаимодействия электронов с внутримолекулярными колебаниями в молекуле С60.

Потенц. возможности использования Ф. и фуллеренсо-держащих соединений основаны на их уникальных физ--хим. свойствах. Фторированные Ф. могут стать основой для идеального твёрдого смазочного материала, пригодного для работы при сверхнизких темп-pax. Перспективно применение фуллереновых покрытий в качестве катализаторов при напылении искусств. алмазных покрытий из углеродной плазмы газового разряда. Использование в этой технологии многослойных покрытий С70 привело к увеличению скорости роста алмазной плёнки на ~ 10 порядков.

Критическая температура Тс перехода в сверхпроводящее состояние и параметр кристаллической решётки а0 для поликристаллических образцов соединений С60 с атомами щелочных металлов

5076-49.jpg

Уникальные нелинейныe оптич. свойства Ф. и их растворов открывают возможности их применения в качестве нелинейных оптич. элементов (удвоителей и утроителей частоты) в видимой области спектра, а также оптических затворов (пороговая интенсивность лазерного излучения, соответствующая снижению прозрачности раствора С60 или С70 в бензоле или толуоле на 2-3 порядка, составляет ~107 Вт/см2). Оптич. затворы на основе Ф. могут найти применение в оптич. устройствах обработки и передачи информации для защиты их датчиков и др. уязвимых элементов от интенсивного лазерного излучения.

Твёрдые Ф. с полупроводниковыми свойствами обладают фотопроводимостью в видимом диапазоне и могут использоваться в датчиках оптич. излучения слабой интенсивности и в преобразователях оптич. сигналов. Обсуждается возможность создания сверхпроводящих устройств на основе Ф., особенно Ф. с высоким числом атомов, т. к. для них ожидаемая темп-pa перехода в сверхпроводящее состояние лежит в диапазоне 60-100 К. Перспективы возможного использования углеродных микротрубок связывают с созданием на их основе систем записи, хранения, переработки и передачи информации.

Структура молекул Ф. позволяет рассматривать их как трёхмерный аналог ароматич. соединений. В хим. процессах Ф. проявляют себя как слабые окислители. Они легко присоединяют водород, галогены, свободные радикалы, щелочные металлы и их оксиды. Особый интерес представляет полученное металлсодержащее соединение C60(OsO4) L2 (где L -трет-бутилперидин), обладающее ферромагн. свойствами, а также создание аналогичных соединений с др. металлами платиновой группы. Присоединение к Ф. металлсодержащего органич. радикала уменьшает сродство молекулы Ф. к электрону, что изменяет её электрич. свойства и открывает возможность создания нового класса органических полупроводников с параметрами, изменяющимися в широком диапазоне.

Одно из перспективных направлений химии Ф. связано с возможностью внедрения внутрь полой сферич. или сфероидальной молекулы одного или неск. атомов и созданием, т. о., нового класса хим. соединений. Такие структуры (эндоэдралы) позволяют локализовать атомы с повыш. хим. активностью в строго определённой точке биол. объекта или элемента микроэлектроники. В настоящее время (1995) синтезировано значит. кол-во эндоэдральных структур, в к-рых в молекулы Ф. (С60, С70, С78, С84 и др.) внедрено до 3 атомов мн. элементов (в т. ч. металлов).

Литература по

  1. Елецкий А. В., Смирнов Б. М., Кластер С60 - новая форма углерода, "УФН", 1991, т. 161, в. 7, с. 173; их же, Фул-лерены, там же, 1993, т. 163, в. 2, с. 33; Kroto H. W., Allaf A. W., Balm S. P., C60: Buckminstcrfullerene, "Chem. Rev.", 1991, v. 91, p. 1213. А. В. Елецкий.

    к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

    (время поиска примерно 20 секунд)

    Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
    (Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
    Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

    НОВОСТИ ФОРУМА

    Форум Рыцари теории эфира


    Рыцари теории эфира
     10.11.2021 - 12:37: ПЕРСОНАЛИИ - Personalias -> WHO IS WHO - КТО ЕСТЬ КТО - Карим_Хайдаров.
    10.11.2021 - 12:36: СОВЕСТЬ - Conscience -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
    10.11.2021 - 12:36: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от д.м.н. Александра Алексеевича Редько - Карим_Хайдаров.
    10.11.2021 - 12:35: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
    10.11.2021 - 12:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
    10.11.2021 - 12:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров.
    10.11.2021 - 12:34: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вадима Глогера, США - Карим_Хайдаров.
    10.11.2021 - 09:18: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> Волновая генетика Петра Гаряева, 5G-контроль и управление - Карим_Хайдаров.
    10.11.2021 - 09:18: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ЭКОЛОГИЯ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
    10.11.2021 - 09:16: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНЫ - Карим_Хайдаров.
    10.11.2021 - 09:15: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Екатерины Коваленко - Карим_Хайдаров.
    10.11.2021 - 09:13: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вильгельма Варкентина - Карим_Хайдаров.
    Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution