Профессор Вуль Александр Яковлевич
Фуллерены (замкнутые полые углеродные структуры) интересны во многих отношениях, наверное, разные исследователи, подчеркнут то, что им ближе или ценнее.
Практически, широкое исследование фуллеренов началось в мире с 1990 года, когда два ученых Вольфганг Кретчмер и Дональд Хаффман (Wolfgang Kraetchmer and Donald Huffman) со своими аспирантами, опубликовали в одном из самых престижных научных журналов (Nature) статью, в которой описали метод получения фуллеренов испарением графитовых электродов в электрической дуге в атмосфере гелия.
Предложенный метод достаточно прост и доступен практически для любой физической лаборатории. Достаточно иметь откачиваемую камеру, баллон газообразного гелия, графитовые электроды и источник тока до сотни ампер. Фуллерены, находящиеся в получаемой на стенках камеры углеродной саже растворяются в органическом растворителе, обычно в толуоле или ксилоле. Их там не так много, без особых ухищрений это всего 5-7 %. Такой раствор фуллеренов имеет красноватый оттенок. После простого выпаривания вы получаете порошок, содержащий смесь фуллеренов. Опять же без особых ухищрений в нем около 80% фуллеренов, состоящих из 60 атомов углерода (фуллерен С60) около 20% фуллеренов С70 и 1-2% фуллеренов, состоящих из большего числа атомов.
Как видите, все достаточно просто, если забыть о том, что с открытия фуллеренов в 1985 году ученые (начиная с первооткрывателей и будущих (в 1996 г.) Нобелевских лауреатов Гарольда Крото (Англия), Ричард Смолли и Роберт Керл (США)) в течение пяти лет безуспешно пытались найти какой-либо метод получения фуллеренов в макроскопических количествах.
Так вот, интересный вопрос, сформулированный еще Крото, в одной из первых статей: «Почему и как из хаоса углеродных атомов в плазме дугового разряда, формируются такие совершенные полые структуры как фуллерены?».
На этот вопрос до настоящего времени нет однозначного и общепринятого ответа, хотя и предложены различные модели процесса. Теперь известно, что в этом дуговом методе на катоде образуются и углеродные нанотрубки, что на поверхности графита при определенных условиях могут быть получены многослойные фуллерены (фуллерен в фуллерене), так называемая луковичная форма углерода. Более того, экспериментально показано, что из луковичной формы углерода под электронным лучом могут быть получены алмазные кристаллики размером в несколько нанометров (10-9м). Поэтому вопрос о стабильности различных форм углерода, о природе и механизмах структурных фазовых переходов между ними, был и останется принципиально интересным для исследователей.
Но я упомянул только одну группу вопросов, интересных для исследователей. Таких вопросов, по каждой проблеме, связанной с «нано-состояниями» углерода, существует множество. Недаром в мировой научной литературе уже принят новый термин «наноуглерод» (nanocarbon) для обозначения семейства, состоящего из различных типов фуллеренов, углеродных нанотруб, нанографита, наноалмазов, углеродных «луковиц». По существу, открылся целый мир новых углеродных наноматериалов, которые могут быть получены в лаборатории (теперь уже и в промышленных масштабах), которые интересны как «кирпичи» для современных нанотехнологий. Почему именно нанотехнологий? Просто потому, что характерные размеры этих «кирпичей» - от долей до единиц нанометра. Это действительно новый мир материалов, наноблоки для умелого конструктора. Именно поэтому в промышленно развитых странах углеродным нанотехнологиям уделяют столько внимания, именно поэтому каждый год в мире проводится несколько международных конференций по наноуглероду.
Области применения наноуглерода простираются от биологии и медицины (ведь одним из основных элементов всего живого является углерод!), до нового поколения электроники и машиностроения.
Большая часть литературы о наноуглероде издавалась в последнее десятилетие на английском языке, поэтому с особым удовольствием могу рекомендовать ряд недавно изданных по этому вопросу книг на русском языке.
Коллективная монография сотрудников МГУ «Фуллерены», издательство «Экзамен», Москва 2004г. В этой монографии больше внимания уделено химическим проблемам.
П.Харрис. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Пер с английского. «Техносфера» Москва. 2003г.
В.Ю.Долматов. Ультрадисперсные алмазы детонационного синтеза. С.Петербург. Издательство СПбГПУ, 2003 г.
Учебное пособие. Т.Л.Макарова, И.Б.Захарова. Электронная структура фуллеренов и фуллеритов. С.Петербург. Изд-во «Наука» 2001г.