Нүүрстөрөгчийн молекул хэлбэр буюу түүний аллотропик өөрчлөлт, фуллерен нь нүүрстөрөгчийн атомуудаас бүтсэн гүдгэр битүү олон талт хэлбэртэй, таван өнцөгт эсвэл зургаан өнцөгт нүүртэй (энд маш ховор үл хамаарах зүйлүүд байдаг) C n (n > 20) урт цуврал атомын бөөгнөрөл юм. ). Орлуулаагүй фуллерен дэх нүүрстөрөгчийн атомууд нь sp 2 эрлийз төлөвт байх хандлагатай байдаг.Ийм байдлаар валентийн бондын онолын дагуу бөмбөрцөг хэлбэрийн коньюгат ханаагүй систем үүсдэг.

Ерөнхий тайлбар

Хэвийн нөхцөлд нүүрстөрөгчийн хамгийн термодинамикийн хувьд тогтвортой хэлбэр нь графит бөгөөд бие биентэйгээ бараг холбогдоогүй графин хуудас шиг харагддаг: дээд талдаа нүүрстөрөгчийн атом бүхий зургаан өнцөгт эсүүдээс тогтсон хавтгай тор юм. Тэдгээр нь тус бүр нь гурван хөрш атомтай холбогддог бөгөөд дөрөв дэх валентийн электрон нь pi системийг бүрдүүлдэг. Энэ нь фуллерен бол яг ийм молекул хэлбэр, өөрөөр хэлбэл sp 2 эрлийз төлөв байдлын дүр зураг тодорхой байна гэсэн үг юм. Хэрэв геометрийн согогийг графен хуудсанд оруулбал битүү бүтэц зайлшгүй үүснэ. Жишээлбэл, ийм согогууд нь нүүрстөрөгчийн химийн хувьд зургаан өнцөгттэй адил нийтлэг байдаг таван гишүүнт мөчлөг (таван өнцөгт нүүр) юм.

Байгаль ба технологи

Фуллеренийг цэвэр хэлбэрээр нь хиймэл синтезээр олж авах боломжтой. Эдгээр нэгдлүүдийг эрчимтэй судалж байна өөр өөр улс орнууд, тэдгээрийн үүсэх нөхцөлийг тогтоох, мөн фуллеренүүдийн бүтэц, тэдгээрийн шинж чанарыг харгалзан үздэг. Тэдний хэрэглээний цар хүрээ улам бүр өргөжиж байна. Нумын ялгадас дахь бал электродууд дээр үүсдэг тортогуудад их хэмжээний фуллерен агуулагддаг болох нь тогтоогдсон. Энэ баримтыг өмнө нь хэн ч харж байгаагүй.

Фуллеренийг лабораторид олж авснаар байгальд нүүрстөрөгчийн молекулууд олдож эхлэв. Карелид тэдгээрийг шунгитийн дээжээс, Энэтхэг, АНУ-д фурулгитуудаас олжээ. Нүүрстөрөгчийн молекулууд нь доод тал нь жаран таван сая жилийн настай солир, хурдсанд элбэг бөгөөд элбэг байдаг. Дэлхий дээр аянга буух, байгалийн хий шатаах үед цэвэр фуллерен үүсч болно. Газар дундын тэнгисийг 2011 онд судалсан бөгөөд Истанбулаас Барселон хүртэл авсан бүх дээжинд фуллерен агуулагдаж байсан нь тогтоогджээ. Энэ бодисын физик шинж чанар нь аяндаа үүсэх шалтгаан болдог. Түүнчлэн, түүний асар их хэмжээг сансарт хийн болон хатуу хэлбэрээр илрүүлсэн.

Синтез

Фуллеренийг тусгаарлах анхны туршилтууд нь хатуу бал чулууны дээжийг лазераар цацрагаар олж авсан өтгөрүүлсэн графитын уураар хийгдсэн. Зөвхөн фуллеренийн ул мөрийг олж авах боломжтой байв. Зөвхөн 1990 он хүртэл химич Хаффман, Ламб, Кречмер нар фуллеренийг граммаар гаргаж авах шинэ аргыг боловсруулжээ. Энэ нь гелийн агаар мандалд бага даралттай цахилгаан нум бүхий бал чулуу электродуудыг шатаах явдал байв. Анод элэгдэж, танхимын хананд фуллерен агуулсан хөө тортог гарч ирэв.

Дараа нь тортогыг толуол эсвэл бензолд уусгаж, үүссэн уусмалд грамм цэвэр C70 ба C60 молекулуудыг ялгаруулжээ. Харьцаа - 1: 3. Нэмж дурдахад, уусмал нь дээд зэрэглэлийн хүнд фуллеренүүдийн хоёр хувийг агуулдаг. Одоо сонгох л үлдлээ оновчтой параметрүүдууршилтын хувьд - фуллеренийн хамгийн их гарцыг олж авахын тулд атмосферийн найрлага, даралт, электродын диаметр, гүйдэл гэх мэт. Тэд анодын материалын арван хоёр орчим хувийг бүрдүүлдэг. Ийм учраас фуллерен нь маш үнэтэй байдаг.

Үйлдвэрлэл

Шинжлэх ухааны туршилтчдын бүх оролдлого нь эхэндээ үр дүнгүй байсан: фуллерен үйлдвэрлэх үр дүнтэй, хямд аргууд олдсонгүй. Нүүрс устөрөгчийг дөлөөр шатаах нь ч, химийн нийлэгжилт ч амжилтанд хүргэсэнгүй. Цахилгаан нумын арга нь хамгийн бүтээмжтэй хэвээр байгаа бөгөөд цагт нэг грамм фуллерен авах боломжтой болсон. Мицубиши нь нүүрсустөрөгчийг шатаах замаар үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлийг бий болгосон боловч тэдгээрийн фуллерен нь цэвэр биш - хүчилтөрөгчийн молекулуудыг агуулдаг. Энэ бодис үүсэх механизм нь өөрөө тодорхойгүй хэвээр байна, учир нь нуман шаталтын үйл явц нь термодинамикийн үүднээс маш тогтворгүй байдаг бөгөөд энэ нь онолыг авч үзэхэд ихээхэн саад учруулж байна. Цорын ганц үгүйсгэх аргагүй баримт бол фуллерен нь бие даасан нүүрстөрөгчийн атомууд, өөрөөр хэлбэл C 2 хэсгүүдийг цуглуулдаг явдал юм. Гэсэн хэдий ч энэ бодис үүсэх тодорхой дүр зураг хараахан гараагүй байна.

Фуллеренийн өндөр өртөг нь зөвхөн шаталтын явцад бага гарцаар тодорхойлогддоггүй. Янз бүрийн масстай фуллеренийг хөө тортогоос тусгаарлах, цэвэршүүлэх, салгах - эдгээр бүх үйл явц нь нэлээд төвөгтэй байдаг. Энэ нь ялангуяа хольцыг бие даасан молекулын фракц болгон хуваахад үнэн бөгөөд энэ нь багана, өндөр даралт дээр шингэн хроматографи ашиглан хийгддэг. Асаалттай сүүлийн шатуусгагчийн үлдэгдлийг аль хэдийн хатуу фуллеренээс зайлуулдаг. Үүнийг хийхийн тулд дээжийг динамик вакуум нөхцөлд хоёр зуун тавин градус хүртэл температурт хадгална. Гэхдээ давуу тал нь фуллерен С 60-ыг боловсруулж, макро хэмжээгээр үйлдвэрлэх явцад органик хими нь бие даасан салбар болох фуллерений химийн салбарыг олж авсан нь гайхалтай алдартай болсон.

Ашиг тус

Фуллерений деривативыг технологийн янз бүрийн салбарт ашигладаг. Фуллерен хальс ба талстууд нь оптик цацрагийн нөлөөн дор гэрэл дамжуулах чанарыг харуулдаг хагас дамжуулагч юм. С60 талстууд нь шүлтлэг металлын атомуудаар нэвчсэн тохиолдолд хэт дамжуулалтын төлөвт ордог. Фуллерений уусмалууд нь шугаман бус оптик шинж чанартай тул эрчимтэй цацраг туяанаас хамгаалахад шаардлагатай оптик хаалтны суурь болгон ашиглаж болно. Фуллеренийг мөн алмазын синтезийн катализатор болгон ашигладаг. Фуллерен нь биологи, анагаах ухаанд өргөн хэрэглэгддэг. Эдгээр молекулуудын гурван шинж чанар байдаг: липофиль чанар нь мембранотроп чанарыг тодорхойлдог, чөлөөт радикалуудтай харилцан үйлчлэх чадварыг өгдөг электрон дутагдал, түүнчлэн өөрийн өдөөгдсөн төлөвийг энгийн хүчилтөрөгчийн молекул руу шилжүүлж, хүчилтөрөгч болгон хувиргах чадвартай. ганц бие.

Бодисын ийм идэвхтэй хэлбэрүүд нь биомолекулуудад халддаг: нуклейн хүчил, уураг, липид. Реактив хүчилтөрөгчийн төрлүүд нь хорт хавдрыг эмчлэхэд фотодинамик эмчилгээнд ашиглагддаг. Фотосенсибилизаторыг өвчтөний цусанд нэвтрүүлж, реактив хүчилтөрөгчийн төрлүүдийг үүсгэдэг - фуллеренүүд өөрсдөө эсвэл тэдгээрийн деривативууд. Хавдрын цусны урсгал нь эрүүл эдээс сул байдаг тул гэрэл мэдрэмтгий бодисууд хуримтлагддаг бөгөөд зорилтот цацрагийн дараа молекулууд өдөөгдөж, реактив хүчилтөрөгч үүсгэдэг. хорт хавдрын эсүүд апоптоз болж, хавдар устдаг. Үүнээс гадна фуллерен нь антиоксидант шинж чанартай бөгөөд реактив хүчилтөрөгчийн төрлүүдийг барьж авдаг.

Фуллерен нь вирусыг ДНХ-д нэгтгэх, түүнтэй харилцан үйлчлэлцэх, хэлбэр дүрсийг нь өөрчлөх, үндсэн хор хөнөөлтэй үйл ажиллагааг нь хасах үүрэгтэй уураг болох ХДХВ-ийн интегразын идэвхийг бууруулдаг. Фуллерений деривативуудын зарим нь ДНХ-тэй шууд харилцан үйлчилж, рестиктазын үйл ажиллагаанд саад учруулдаг.

Анагаах ухааны талаар дэлгэрэнгүй

2007 онд усанд уусдаг фуллеренийг харшлын эсрэг бодис болгон ашиглаж эхэлсэн. Судалгааг фуллерений деривативууд болох C60(NEt)x ба C60(OH)x-д өртсөн хүний ​​эс болон цусанд хийсэн. Амьд организм - хулгана дээр хийсэн туршилтын үр дүн эерэг байв.

Фуллерентэй ус (C 60-ийн гидрофобик чанарыг санаарай) эсийн мембран руу амархан нэвтэрдэг тул энэ бодисыг аль хэдийн эм дамжуулагч болгон ашиглаж байна. Жишээлбэл, цусанд шууд орсон эритропоэтин нь их хэмжээгээр задарч, фуллерентэй хамт хэрэглэвэл концентраци хоёр дахин нэмэгдэж, улмаар эсэд ордог.

Фуллерен нь нүүрстөрөгчийн аллотроп хэлбэрийн ангилалд хамаарах молекулын нэгдэл бөгөөд тэгш тооны гурван координат нүүрстөрөгчийн атомаас бүрдсэн гүдгэр битүү олон талт хэлбэртэй. Фуллеренийн өвөрмөц бүтэц нь тэдний өвөрмөц физик, химийн шинж чанарыг тодорхойлдог.

Нүүрстөрөгчийн бусад хэлбэрүүд: графен, карбин, алмаз, фуллерен, нүүрстөрөгчийн нано хоолой, "сахлаа".

Фуллерений тодорхойлолт ба бүтэц:

Фуллерен, бакибол эсвэл бакибол нь аллотроп хэлбэрийн ангилалд хамаарах молекулын нэгдэл юм. нүүрстөрөгчмөн тэгш тооны гурван координат нүүрстөрөгчийн атомуудаас бүрдэх гүдгэр битүү олон талтыг төлөөлдөг.

Фуллеренийг инженер, архитектор Ричард Бакминстер Фуллерийн нэрээр нэрлэсэн бөгөөд энэ нь тетраэдрүүдээс бүрдсэн хагас бөмбөрцөг болох "геодезийн бөмбөгөр"-ийн орон зайн бүтцийг боловсруулж, барьсан юм. Энэхүү загвар нь Фуллерт олон улсын нэр хүнд, алдар нэрийг авчирсан. Өнөөдөр түүний бүтээн байгуулалтад тулгуурлан бөмбөгөр байшингуудыг боловсруулж, барьж байна. Бүтэц, хэлбэрийн хувьд Фуллерен нь Ричард Бакминстер Фуллерийн заасан загвартай төстэй.

Фуллеренийн өвөрмөц бүтэц нь тэдний өвөрмөц физик, химийн шинж чанарыг тодорхойлдог. Бусад бодисуудтай хослуулан тэдгээр нь цоо шинэ шинж чанартай материалыг олж авах боломжийг олгодог.

Фуллерений молекул дахь атомууд нүүрстөрөгчбөмбөрцөг буюу эллипсоидын гадаргууг бүрдүүлдэг зургаан өнцөгт ба таван өнцөгтийн оройд байрладаг. Фуллерений гэр бүлийн хамгийн тэгш хэмтэй, хамгийн бүрэн судлагдсан төлөөлөгч бол фуллерен (C 60) бөгөөд нүүрстөрөгчийн атомууд нь 20 ширхэгээс бүрдсэн таслагдсан икосаэдр үүсгэдэг. зургаан өнцөгтба 12 таван өнцөгт, хөл бөмбөгийн бөмбөгтэй төстэй (хамгийн тохиромжтой хэлбэр, байгальд маш ховор).

Дараагийн хамгийн түгээмэл нь C 70 фуллерен бөгөөд энэ нь 10 атомын бүс оруулдгаараа C 60 фуллеренээс ялгаатай. нүүрстөрөгчС 60-ийн экваторын бүсэд орсны үр дүнд С 60 фуллерений молекул уртасч, регбигийн бөмбөгтэй төстэй.

Илүү олон тооны нүүрстөрөгчийн атом (400 ба түүнээс дээш) агуулсан өндөр фуллерен гэж нэрлэгддэг бодисууд нь хамаагүй бага хэмжээгээр үүсдэг бөгөөд ихэвчлэн нэлээд төвөгтэй изомер найрлагатай байдаг. Хамгийн их судлагдсан өндөр фуллеренүүдийн дотроос бид C-г онцолж болно n, Хаана n= 74, 76, 78, 80, 82, 84.

Фуллерений орой, ирмэг ба нүүрний хоорондох холболтыг Эйлерийн олон талт теоремын дагуу математикийн томъёогоор илэрхийлж болно.

B – P + G = 2,

Энд B нь гүдгэр олон өнцөгтийн оройнуудын тоо, P нь ирмэгүүдийн тоо, Г нь нүүрний тоо юм.

Эйлерийн теоремын дагуу гүдгэр олон талт (мөн үүний дагуу тодорхой бүтэц, хэлбэртэй фуллерен байх) зайлшгүй нөхцөл бол яг 12 таван өнцөгт нүүр ба В байх явдал юм. /2 – 10 нүүр царай.

Фуллерен оршин тогтнох боломжийг 1971 онд Японы эрдэмтэд таамаглаж, 1973 онд Зөвлөлтийн эрдэмтэд онолын үндэслэлийг гаргажээ. Фуллеренийг анх 1985 онд АНУ-д нийлэгжүүлсэн.

Бараг бүх фуллеренийг олж авдаг зохиомлоор. Байгальд энэ нь маш бага хэмжээгээр олддог. Энэ нь байгалийн хий шатаах, аянгын ялгадас үүсэх үед үүсдэг бөгөөд нас нь 65 сая жил хүрдэг шунгит, фульгурит, солир, ёроолын хурдас зэрэгт маш бага хэмжээгээр олддог.

Фуллерений нэгдлүүд:

Фуллерен нь бусад химийн элементүүдтэй амархан нийлдэг. Одоогийн байдлаар фуллерен дээр үндэслэн 3 мянга гаруй шинэ болон дериватив нэгдлүүдийг аль хэдийн нэгтгэсэн байна.

Хэрэв фуллерений молекулын найрлагад нүүрстөрөгчийн атомуудаас гадна бусад химийн элементүүдийн атомууд багтсан бол бусад химийн элементийн атомууд нүүрстөрөгчийн хүрээ дотор байрладаг бол ийм фуллеренүүдийг эндоэдр, гадна талд байвал экзоэдр гэж нэрлэдэг.

Фуллерений давуу болон шинж чанарууд:

- Фуллерен ашигласан материал нь хүч чадал, элэгдэлд тэсвэртэй, дулааны болон химийн тогтвортой байдал, элэгдэл багассан;

– Фуллеренийн механик шинж чанар нь тэдгээрийг үрэлтийн эсрэг өндөр үр дүнтэй хатуу тосолгооны материал болгон ашиглах боломжийг олгодог. Эсрэг биетүүдийн гадаргуу дээр тэдгээр нь хэдэн арван, хэдэн зуун нанометр зузаантай хамгаалалтын фуллерен-полимер хальс үүсгэдэг бөгөөд энэ нь дулааны болон исэлдэлтийн устгалаас хамгаалж, онцгой байдлын үед үрэлтийн нэгжийн ашиглалтын хугацааг 3-8 дахин нэмэгдүүлж, тосолгооны материалын дулааны тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлдэг. 400-500 хэм хүртэл, даацын үрэлтийн нэгжийг 2-3 дахин нэмэгдүүлж, үрэлтийн нэгжийн ажлын даралтын хүрээг 1.5-2 дахин нэмэгдүүлж, эсрэг биетүүдийн ажиллах хугацааг богиносгож,

- фуллерен нь полимержих, нимгэн хальс үүсгэх чадвартай;

- шугаман бус оптик шинж чанараас шалтгаалан оптик цацрагийн эрч хүч нь тодорхой эгзэгтэй утгаас хэтэрсэн тохиолдолд фуллерений уусмалын тунгалаг байдал огцом буурах;

- оптик төхөөрөмжийг эрчимтэй оптик цацрагаас хамгаалахад ашигладаг шугаман бус оптик хаалганы суурь болгон фуллеренийг ашиглах боломж;

- фуллерен нь антиоксидант эсвэл исэлдүүлэгч бодисын шинж чанарыг харуулах чадвартай. гэх мэт антиоксидантуудЭдгээр нь мэдэгдэж буй бүх антиоксидантуудын нөлөөг 100-1000 дахин давдаг. Чидун жимсний тосоор фуллеренээр тэжээсэн хархнууд дээр туршилт хийсэн. Үүний зэрэгцээ, хархнууд ердийнхөөс хоёр дахин урт насалж, хорт хүчин зүйлийн нөлөөнд тэсвэртэй байдал нэмэгдэж байгааг харуулсан.

– ~1.5 эВ зурвасын завсартай хагас дамжуулагч юмшинж чанар нь бусад хагас дамжуулагчтай олон талаараа төстэй,

– Лигандын үүрэг гүйцэтгэдэг C60 фуллерен нь шүлт болон бусад металлуудтай харилцан үйлчилдэг. Энэ тохиолдолд хэт дамжуулагчийн шинж чанартай Me 3 C60 найрлагатай цогц нэгдлүүд үүсдэг.

Фуллерений молекулын шинж чанарууд*:

* С60 фуллерентэй холбоотой.

Фуллерен бэлтгэх:

Фуллерен авах үндсэн аргууд нь:

– бага даралттай гелийн агаар мандалд графит электродуудыг цахилгаан нумаар шатаах;

– дөл дэх нүүрсустөрөгчийн шаталт.

Фуллеренийг өөрөө олж авах (нүүрстөрөгчийн хар хэлбэрийн гарц нь маш бага байдаг) төдийгүй дараа нь фуллеренийг нүүрстөрөгчийн хараас тусгаарлах, цэвэршүүлэх, ангилах нь онцгой хэцүү гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

1985 онд хөл бөмбөг шиг зохион байгуулалттай 60 нүүрстөрөгчийн атомаас бүрдэх молекулыг нээсэн бөгөөд энэ нь тодорхой хэлбэрийн загвараараа алдартай болсон инженер Ричард Фуллерийн нэрээр нэрлэгдсэн фуллерен юм. Гайхамшигтай тэгш хэмтэй хэлбэрээс гадна нүүрстөрөгчийн гурав дахь (алмаз ба бал чулууны дараа) аллотропик хэлбэр болох энэхүү молекул нь алхимичдын хувьд философийн чулуу болж хувирсан.

Саяхныг хүртэл энэ нь маш бага хоруу чанар (ялангуяа ижил төстэй бүтэцтэй нано хоолойтой харьцуулахад) болон бусад гайхалтай шинж чанараараа эрдэмтдийг гайхшруулж байсан. Фуллеренүүдийн эсүүдтэй харилцан үйлчлэх механизм хараахан тодорхой болоогүй байгаа ч үр дүнг үнэхээр ид шид гэж нэрлэж болно.

Энэ бол эмч, биологичдын сонирхсон шинж чанаруудын бүрэн жагсаалт биш юм. Фуллерен ба түүний деривативуудыг дараахь байдлаар ашиглаж болно.

• биеийг цацраг туяа, хэт ягаан туяанаас хамгаалах;
• вирус, бактерийн эсрэг хамгаалах;
• харшлын эсрэг хамгаалах зорилгоор. Тиймээс in vivo туршилтаар фуллерений деривативыг хэрэглэх нь хулганад анафилаксийн эмгэгийг дарангуйлдаг бөгөөд хорт нөлөө ажиглагддаггүй;
• дархлааны системийг идэвхжүүлдэг бодис болгон;
• Энэ нь идэвхтэй радикал устгагч учраас хүчтэй антиоксидант юм. Фуллерений антиоксидант үйл ажиллагаа нь SkQ ангиллын антиоксидантуудын нөлөөтэй харьцуулж болохуйц ("Скулачевын ионууд") бөгөөд Е витамин, бутил гидрокситолуол, β-каротин зэрэг ердийн антиоксидантуудын нөлөөнөөс 100-1000 дахин их байдаг;
• хорт хавдартай тэмцэх эм болгон;
• ангиогенезийг дарангуйлах;
• тархийг архинаас хамгаалах;
• мэдрэлийн өсөлтийг идэвхжүүлэх;
• арьсны нөхөн төлжих процессыг идэвхжүүлэх. Тиймээс фуллерен нь гоо сайхны хөгшрөлтийн эсрэг GRS болон CEFINE бүтээгдэхүүний чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм;
• үсний өсөлтийг идэвхжүүлэх;
• амилоидын эсрэг үйлчилгээтэй эм болгон.

Нэмж дурдахад фуллерен нь янз бүрийн эмийн бодисыг эсэд хүргэх, удамшлын векторыг эсийн цөмд вирусын бус хүргэхэд ашиглаж болно.

Энэ жагсаалтыг өргөжүүлэх өөр газар байхгүй юм шиг санагдаж байна, гэхдээ саяхан энэ нь өөр, магадгүй хамгийн гайхалтай, ойлгомжгүй чанар болох C60 фуллеренээр дүүргэгдсэн. Францын эрдэмтэд чидун жимсний тосонд ууссан фуллерен С60-ын хоруу чанарыг судлахдаа фуллерен С60-ийн уусмалыг тогтмол ууж байсан хархнууд энгийнээр уусгаснаас илүү урт насалдаг болохыг тогтоожээ. оливын тосэсвэл ердийн хоолны дэглэм. ("Фуллерен бүхий оливын тос - залуучуудын үрэл?" - VM нийтлэлээс товч тайлбарыг уншиж болно.)

Газрын тосонд уусгах нь С60 фуллерений үр нөлөөг эрс нэмэгдүүлдэг, учир нь түүний том агрегатууд (16 ба түүнээс дээш молекулууд) эсэд нэвтэрч чадахгүй.

Үүний зэрэгцээ дундаж наслалт "хөгшрөлтөд зориулсан шилдэг эм" (жишээ нь ресвератрол эсвэл рапамицин) -ийг туршиж үзсэн шиг ердөө 20-30% -иар биш, харин хоёр дахин нэмэгджээ! Фуллерен хүлээн авсан амьтдын тал хувь нь 60 сар хүртэл амьдардаг (хамгийн өндөр настай харх 5.5 жил амьдардаг). Түүгээр ч зогсохгүй хяналтын бүлэгт (хэвийн хооллолттой) амьтдын 50% нь 30 сар, хамгийн ахмад нь ердөө 37 сар амьдардаг байжээ. Фуллерен агуулаагүй оливын тос өгсөн амьтад арай урт насалсан - тэдний 50% нь 40 сар, хамгийн ахмад харх нь 58 сар хүртэл насалсан байна.

Хооллож буй хархуудын амьд үлдэх диаграм: ердийн хооллолт (цэнхэр шугам), хоолны дэглэмээс гадна чидун жимсний тос (улаан), түүнд ууссан С60 фуллерен агуулсан оливын тос (хар шугам). -аас зурах.

Өгүүллийн зохиогчид фуллерен С60-ийн амьдрал өгөх нөлөөг түүний антиоксидант шинж чанартай холбодог. Гэсэн хэдий ч энэ нь С60 фуллерен нь А витаминтай харилцан үйлчлэх чадвартай холбоотой байж магадгүй юм. Ретиноидууд (үүнд А аминдэм багтана) нь дархлааны тогтолцооны гол генийг илэрхийлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд ретиноидуудын орон нутгийн нийлэгжилт нь үр хөврөл үүсэх, нөхөн төлжих үйл явцыг зохицуулахад гол үүрэг гүйцэтгэдэг нь мэдэгдэж байна.

Харамсалтай нь эдгээр туршилтыг амьтдын жижиг бүлгүүд дээр хийсэн тул болгоомжтой шалгах шаардлагатай байна. ОХУ-д үйлдвэрлэсэн цэвэршүүлсэн фуллерен С60 нь нэг грамм нь ердөө 1800 рублийн үнэтэй байдаг тул эдгээр туршилтуудыг давтаж, "эмчилгээний" тун, үргэлжлэх хугацааг тодруулах нь тийм ч хэцүү биш юм. Өөр зүйл бол илүү хэцүү байдаг. Энэхүү "хөгшрөлтийн эмчилгээ" нь хүний ​​хувьд үр дүнтэй байх болов уу? Эцсийн эцэст хүмүүс харх биш бөгөөд хулганад хийсэн туршилтаар маш үр дүнтэй ажилладаг эм нь клиникт шинжилгээ хийхэд огт ашиггүй (хэрэв хор хөнөөлгүй бол!) болж хувирсан олон арван жишээ бий. За, цаг хугацаа харуулах биз ээ. Фуллерен С60-ийн амьдралыг уртасгах үйл ажиллагааг сүүлийн үед Орост нийлэгжүүлсэн олон тооны усанд уусдаг аналогитай харьцуулах нь сонирхолтой байх болно.

Анхны нийтлэл дээр үндэслэн бичсэн.

Уран зохиол

1. А.В. Елецкий, B.M. Смирнов. (1993). Фуллерен. UFN 163 (No 2), 33–60;
2. Мори Т. нар. (2006). Цочмог амаар хэрэглэх үед фуллерений аюулгүй байдлын талаархи клиникийн өмнөх судалгаа, мутагенезгүй байдлын үнэлгээ. Хор судлал 225, 48–54;
3. Szwarc H, Moussa F. (2011). 60фуллерений хоруу чанар: шинжлэх ухааны уран зохиол дахь төөрөгдөл. Ж.Наносчи. Летт. 1, 61–62;
4. биомолекул: "Үл үзэгдэх хил: "нано" ба "био" мөргөлддөг газар";
5. Марега Р., Гиуст Д., Кремер А., Бонифази Д. (2012). Интерфэйс дэх фуллерен ба нүүрстөрөгчийн нано хоолойн супрамолекулын хими: Хэрэглээний чиглэл. Фуллерен ба нүүрстөрөгчийн нано хоолойнуудын супрамолекулын хими (хэвлэгч Н. Мартин ба Ж.-Ф. Ниренгартен), Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Герман;
6. Пиотровский Л.Б. (2010). Нано анагаах ухаан нь нано технологийн нэг хэсэг. Вестик RAMS 3, 41–46;
7. Theriot C. A., Casey R. C., Moore V. C., Mitchell L., Reynolds J. O., Burgoyne M., et al. (2010). Dendrofullerene DF-1 нь цацрагт мэдрэмтгий хөхтөн амьтдын эсийг радио хамгаалалтаар хангадаг. Цацраг. Хүрээлэн буй орчин. Биофиз. 49, 437–445;
8. Андриевский Г.В., Брусков В.И., Тихомиров А.А., Гудков С.В. (2009). Гидратлагдсан С60 фуллерений нано бүтцийн антиоксидант ба радиопротект нөлөөний онцлог in vitro болон in vivo. Чөлөөт Радик. Биол. Мед. 47, 786–793;
9. Машино Т., Шимотохно К., Икегами Н., нар. (2005). Хүний дархлал хомсдолын вирусын урвуу транскриптазыг дарангуйлах ба фуллерений деривативын гепатит С вирусын РНХ-аас хамааралтай РНХ полимераза дарангуйлах үйл ажиллагаа. Bioorg. Мед. Хими. Летт. 15, 1107–1109;
10. Lu Z. S., Dai T. H., Huang L. Y., et al. (2010). Үхлийн шархны халдвараас хулганыг катион функциональ фуллерентэй фотодинамик эмчилгээ. Nanomedicine 5, 1525–1533;
11. John J.R., Bateman H.R., Stover A., ​​Gomez G., Norton S.K., Zhao W., et al. (2007). Фуллерен наноматериалууд нь харшлын урвалыг дарангуйлдаг. J. Immunol. 179, 665–672;
12. Шү Й.Ю., Жу Ж.Д., Шян К., Ли Ю.К., Сун Р.Х., Ма Ж., нар. (2011). 60фуллерен-туфтсин коньюгатуудын синтез ба дархлаа зохицуулах үйл ажиллагаа. Биоматериал 32, 9940–9949;
13. Gharbi N., Pressac M., Hadchouel M. et al. (2005). Фуллерен нь in vivo хүчтэй антиоксидант бөгөөд цочмог болон цочмог хордлогогүй. Нано Летт. 5, 2578–2585;
14. Чен З., Ма Л., Лю Ю., Чен С. (2012). Хавдрын эмчилгээн дэх функциональ фуллеренүүдийн хэрэглээ. Theranostics 2, 238–250;
15. Jiao F., Liu Y., Qu Y. нар. (2010). Хулганы хөхний хорт хавдрын загварт фуллеренолын хавдрын эсрэг ба антиметастазын үйл ажиллагааны судалгаа. Нүүрстөрөгч 48, 2231–2243;
16. Мэн Х., Xing G. M., Sun B. Y., Zhao F., Lei H., Li W., et al. (2010). Фуллерений деривативын тоосонцор хэлбэрээр ангиогенезийг хүчтэй дарангуйлдаг. ACS Нано, 4, 2773–2783;
17. Тихомиров А.А., Недзвецкий В.С., Клочков В.К., Андриевский Г.В. (2008). Гидратжуулсан C60 фуллерений (C60HyFn) нано бүтэц нь хархны тархийг согтууруулах ундааны нөлөөллөөс хамгаалж, архинд донтсон амьтдын зан үйлийн эмгэгийг бууруулдаг. Хор судлал 246, 158–165;
18. Григорьев В.В., Петрова Л.Н., Иванова Т.А., нар. болон Бачурин С.О. (2011). С60 фуллерен дээр суурилсан эрлийз бүтцийн мэдрэлийн хамгаалалтын нөлөөг судлах. Изв. RAS цуврал Биологийн 2, 163–170;
19. Жоу З.Г., Ленк Р., Деллингер А., МакФарланд Д., Кумар К., Вилсон С.Р., нар. (2009). Фуллерен наноматериалууд нь үсний ургалтыг идэвхжүүлдэг. Наномжуулсан. Нанотехнологи. Биол. Мед. 5, 202–207;
20. Бобылев А.Г., Корнев А.Б., Бобылева Л.Г., Шпагина М.Д., Фадеева И.С., Фадеев Р.С., нар. (2011). Фуллеренолатууд: хүчтэй антиамилоид үйл ажиллагаатай металлжуулсан полигидроксил фуллерен. Org. Биомол. Хими. 9, 5714–5719;
21. биомолекул: “Ирээдүйн нано-анагаах ухаан: нано бөөмс ашиглан арьсаар дамжих”;
22. Montellano A., Da Ros T., Bianco A., Prato M. (2011). Фуллерен С(60) нь эм, генийг дамжуулах олон үйлдэлт систем юм. Нано хэмжээст 3, 4035–4041;
23. Кузнецова С.А., Орецкая Т.С. (2010). Нуклейн хүчлийг эсэд чиглүүлэх зориулалттай нано тээврийн систем. Оросын нанотехнологи 5 (No 9–10), 40–52;
24. Баати Т., Bourasset F., Gharb N., et al. (2012) 60фуллеренийг амаар давтан хэрэглэснээр хархуудын амьдрах хугацааг уртасгасан. Биоматериал 33, 4936–4946;
25. Пиотровский L.B., Eropkin M.Yu., Eropkina E.M., Dumpis M.A., Kiselev O.I. (2007). Фуллерений биологийн үйл ажиллагааны механизм нь нэгтгэх төлөв байдлаас хамаарна. Психофармакологи ба биологийн наркологи 7 (No 2), 1548–1554;
26. Moussa F., Roux S., Pressac M., Genin E., Hadchouel M., Trivin F., et al. (1998). Хулганы элгэнд 60фуллерен ба А аминдэмийн хоорондох in vivo урвал. Шинэ J. Chem. 22, 989–992;
27. Линни Э., Донерли С., Макки Л., Доббс-МакАулифф Б. (2001). Ретиной хүчлийн рецепторуудын сөрөг тал. Нейротоксикол тератол. 33, 631–640;
28. Гудас Л.Ж. (2012). Хэвийн болон өвчний үеийн нөхөн төлжилт, ялгаралт дахь ретиноидуудын шинээр гарч ирж буй үүрэг. Biochim Biophys Acta 1821, 213–221.

"Мөнхийн залуу" портал

ФУЛЛЕРЕН – НҮҮРСБҮРИЙН ШИНЭ АЛЛОТРОП ХЭЛБЭР

1. ОНОЛЫН ХЭСЭГ

1.1. Нүүрстөрөгчийн мэдэгдэж буй аллотропууд

Саяхныг хүртэл нүүрстөрөгч нь алмаз, бал чулуу, карбин гэсэн гурван аллотроп хэлбэрийг үүсгэдэг гэдгийг мэддэг байсан. Грек хэлнээс аллотропи. Allos - өөр, tropos - эргэлт, шинж чанар, бүтцийн хувьд ижил элементийн оршин тогтнох Одоогийн байдлаар нүүрстөрөгчийн дөрөв дэх аллотроп хэлбэрийг фуллерен гэж нэрлэдэг (полиатом нүүрстөрөгчийн молекулууд C n).

"Фуллерен" гэсэн нэр томъёоны гарал үүсэл нь зургаан өнцөгт, таван өнцөгтөөс бүрдсэн хагас бөмбөрцөг архитектурын бүтцийг бүтээсэн Америкийн архитектор Ричард Бакминстер Фуллерийн нэртэй холбоотой юм.

60-аад оны дундуур Дэвид Жонс өвөрмөц атираат бал чулуун давхаргаас битүү бөмбөрцөг эсийг бүтээжээ. Пентагон нь энгийн бал чулууны зургаан өнцөгт торонд нэвтэрч, нарийн төвөгтэй муруй гадаргуу үүсэхэд хүргэдэг согог байж болохыг харуулсан.

70-аад оны эхээр органик физик химич Э.Осава хөл бөмбөгийн бөмбөгтэй төстэй, таслагдсан икосаэдр хэлбэртэй бүтэцтэй, хөндий, өндөр тэгш хэмтэй С 60 молекул байгааг санал болгосон. Хэсэг хугацааны дараа (1973) Оросын эрдэмтэд Д.А. Бочвар болон Э.Г. Халперин ийм молекулын анхны онолын квант химийн тооцоог хийж, тогтвортой байдлыг нь нотолсон.

1985 онд эрдэмтдийн баг: Г.Крото (Англи, Сассексийн их сургууль), Хит, 0"Брайен, Р.Ф. Кёрл, Р.Смолли (АНУ, Райсын их сургууль) нар бал чулууны массын спектрийг судалж байхдаа фуллерений молекулыг нээж чадсан. хатуу дээжийг лазераар цацсаны дараах уур.

Хатуу талст фуллеренийг олж авах, тусгаарлах анхны аргыг 1990 онд Гейдельберг (Герман) дахь Цөмийн физикийн хүрээлэнгийн В.Кречмер, Д.Хаффман нар болон хамтран ажиллагсад санал болгосон.

1991 онд Японы эрдэмтэн Ижима туйлын ионы микроскоп ашиглан анх графит шиг зургаан гишүүнтэй нүүрстөрөгчийн цагираг: нано хоолой, боргоцой, нано хэсгүүдээс бүрдсэн янз бүрийн бүтцийг ажиглав.

1992 онд байгалийн фуллеренийг байгалийн нүүрстөрөгчийн эрдэс шунгитээс олж илрүүлсэн (энэ ашигт малтмал нь Карелийн Шунга тосгоны нэрээр нэрлэгдсэн).

1997 онд R.E Smalley, R.F Curl, G. Kroto нар хүлээн авсан Нобелийн шагналХимийн чиглэлээр тайрсан икосаэдр хэлбэртэй С 60 молекулуудыг судлах зорилгоор.

Нүүрстөрөгчийн аллотроп хэлбэрийн бүтцийг авч үзье: алмаз, бал чулуу, карбин.

Алмаз -Алмазан бүтэц дэх нүүрстөрөгчийн атом бүр нь тетраэдрийн төвд байрладаг бөгөөд оройнууд нь хамгийн ойрын дөрвөн атом юм. Зэргэлдээх атомууд хоорондоо ковалент холбоогоор холбогддог (sp 3 эрлийз). Энэхүү бүтэц нь дэлхий дээрх хамгийн хатуу бодис болох алмазын шинж чанарыг тодорхойлдог.

Графитхарандаа үйлдвэрлэхээс эхлээд цөмийн реактор дахь нейтроныг зохицуулах нэгж хүртэл хүний ​​үйл ажиллагааны олон янзын салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Бал чулууны талст бүтэц дэх нүүрстөрөгчийн атомууд нь хүчтэй ковалент холбоогоор (sp 2 - эрлийзжих) хоорондоо холбогдож, зургаан өнцөгт цагираг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь эргээд зөгийн сархинаг шиг хүчтэй, тогтвортой сүлжээ үүсгэдэг. Сүлжээг давхарлан давхарлан байрлуулна. Ердийн зургаан өнцөгтийн оройд байрлах атомуудын хоорондох зай нь давхаргын хоорондох 0.142 нм байна. – 0.335 нм. Давхаргууд нь хоорондоо сул холбоотой байдаг. Энэхүү бүтэц - нүүрстөрөгчийн хүчтэй давхаргууд, бие биентэйгээ сул холбоотой байдаг нь бал чулууны өвөрмөц шинж чанарыг тодорхойлдог: бага хатуулаг, жижиг ширхэгт амархан задрах чадвартай.

Карбинпирографитыг лазерын гэрлээр цацруулах үед гадаргуу дээр цагаан нүүрстөрөгчийн орд хэлбэрээр конденсацлана. Карбины талст хэлбэр нь полиин (-C= C-C= C-...) эсвэл кумулена (=C=C=C=) хэлбэрийн валентийн электронуудын sp-эрлийзжсэн параллель чиглэгдсэн нүүрстөрөгчийн атомуудын гинжээс бүрдэнэ. ...) төрөл.

Аморф нүүрстөрөгч, цагаан нүүрстөрөгч (чаоит) гэх мэт нүүрстөрөгчийн бусад хэлбэрүүд бас мэдэгдэж байна. Гэхдээ эдгээр бүх хэлбэрүүд нь нийлмэл, өөрөөр хэлбэл бал чулуу, алмазын жижиг хэсгүүдийн холимог юм.

1.2.Фуллерений молекулын геометр ба фуллеритийн болор тор

Зураг.3 Фуллерений молекул С 6 0

Алмаз, бал чулуу, карбинаас ялгаатай нь фуллерен нь үндсэндээ нүүрстөрөгчийн шинэ хэлбэр юм. C 60 молекул нь органик бус нэгдлүүдийг байгалиас хориглосон таван тэгш хэмтэй (пентагон) хэсгүүдийг агуулдаг. Тиймээс фуллерен молекул нь органик молекул бөгөөд ийм молекулуудаас үүссэн талст гэдгийг хүлээн зөвшөөрөх хэрэгтэй. фуллерит) – энэ нь органик болон органик бус бодисыг холбогч молекулын талст юм.

Ердийн зургаан өнцөгтийг хавтгай гадаргууг байрлуулахад хялбархан ашиглаж болох боловч тэдгээр нь хаалттай гадаргууг үүсгэж чадахгүй. Үүнийг хийхийн тулд та зургаан өнцөгт цагирагны хэсгийг хайчилж, зүссэн хэсгүүдээс таван өнцөгт үүсгэх хэрэгтэй. Фуллерений хувьд зургаан өнцөгт хавтгай торыг (графит тор) нугалж, битүү бөмбөрцөгт оёдог. Энэ тохиолдолд зарим зургаан өнцөгтийг таван өнцөгт болгон хувиргадаг. Гурав дахь дарааллын 10 тэгш хэмийн тэнхлэг, тав дахь дарааллын зургаан тэгш хэмийн тэнхлэг бүхий таслагдсан икосаэдрон бүтэц үүсдэг. Энэ зургийн орой бүр хамгийн ойрын гурван хөрштэй.Зургаан өнцөгт бүр нь гурван зургаан өнцөгт, гурван таван өнцөгтөөр хүрээлэгдсэн бөгөөд C 60 молекул дахь нүүрстөрөгчийн атом бүр нь хоёр зургаан өнцөгт, нэг таван өнцөгтийн оройд байрладаг бөгөөд бусад нүүрстөрөгчийн атомуудаас үндсэндээ ялгагддаггүй. Бөмбөрцөг үүсгэдэг нүүрстөрөгчийн атомууд хоорондоо хүчтэй ковалент холбоогоор холбогддог. Бөмбөрцөг бүрхүүлийн зузаан нь 0.1 нм,С 60 молекулын радиус нь 0.357 нм. Пентагон дахь C-C бондын урт нь 0.143 нм, зургаан өнцөгтийн хувьд 0.139 нм байна.

Өндөр фуллерен C 70 C 74, C 76, C 84, C 164, C 192, C 216 молекулууд нь битүү гадаргуутай байдаг.

Фуллеренүүд нь n< 60 оказались неустойчивыми, оказались неустойчивыми, хотя из чисто топологических соображений наименьшим возможным фуллереном является правильный додекаэдр С 20 .

Фуллерит гэж нэрлэгддэг талст фуллерен нь нүүр төвтэй куб тортой (fcc), орон зайн бүлэгтэй (Fm3m).. Куб торны параметр a 0 = 1.42 нм, хамгийн ойрын хөршүүдийн хоорондох зай 1 нм байна. Фуллеритийн fcc торонд хамгийн ойрын хөршүүдийн тоо 12 байна.

Фуллерит талст дахь С60 молекулуудын хооронд ван дер Ваалсын холбоо сул байдаг. Цөмийн соронзон резонансын аргыг ашиглан хэзээ болохыг нотолсон өрөөний температурС 60 молекулууд тэнцвэрийн байрлалыг тойрон 10 12 1/с давтамжтайгаар эргэлддэг. Температур буурах тусам эргэлт удааширдаг. 249 К-д фуллеритэд 1-р эрэмбийн фазын шилжилт ажиглагдаж, fcc тор (сансрын бүлэг Fm3m) нь энгийн куб тор (сансрын бүлэг Ra3) болж хувирдаг. Энэ тохиолдолд фульдеритийн хэмжээ 1% -иар нэмэгддэг. Фуллерит болор нь 1.7 г/см3 нягттай бөгөөд энэ нь бал чулуу (2.3 г/см3) ба алмааз (3.5 г/см)-ийн нягтаас хамаагүй бага юм.

С 60 молекул нь аргоны инертийн уур амьсгалд 1700 К-ийн температур хүртэл тогтвортой хэвээр байна. 500 К-т хүчилтөрөгч байгаа тохиолдолд CO болон CO 2 үүсэх үед мэдэгдэхүйц исэлдэлт ажиглагдаж байна. Өрөөний температурт исэлдэлт нь 0.55 эВ энергитэй фотонуудтай цацраг туяагаар үүснэ. Энэ нь харагдах гэрлийн фотонуудын энергиэс (1.54 эВ) хамаагүй бага юм. Тиймээс цэвэр фуллеритийг харанхуй газар хадгалах ёстой. Хэдэн цаг үргэлжилдэг процесс нь фуллеритийн fcc торыг устгаж, эхний Cbo молекул тутамд 12 хүчилтөрөгчийн атом байдаг эмх замбараагүй бүтэц үүсэхэд хүргэдэг. Энэ тохиолдолд фуллерен хэлбэрээ бүрэн алддаг.

1.3. Фуллерен бэлтгэх

Фуллерен үйлдвэрлэх хамгийн үр дүнтэй арга бол бал чулууны дулааны задралд суурилдаг. Зурагт графит электродын электролитийн халаалт ба бал чулууны гадаргуугийн лазер цацрагийг хоёуланг нь ашигласан. В.Кретчмерийн ашигласан фуллерен үйлдвэрлэх суурилуулалтын диаграммыг 4-р зурагт үзүүлэв. Бал чулууг шүрших нь 60 Гц давтамжтай электродуудаар гүйдэл дамжуулах замаар хийгддэг, гүйдлийн утга нь 100-200 А, хүчдэл нь 10-20 В. Пүршний хурцадмал байдлыг тохируулснаар гүйдлийг хангах боломжтой. нийлүүлсэн эрчим хүчний дийлэнх хэсэг нь бал чулуун саваа биш харин нуман дээр гардаг. Тасалгаа нь гелий, даралт 100 Торр дүүрэн байна. Энэ суурилуулалтын бал чулууны ууршилтын хурд 10 г/В хүрч болно. Энэ тохиолдолд усаар хөргөсөн зэс бүрхүүлийн гадаргуу нь бал чулууны ууршилтын бүтээгдэхүүнээр хучигдсан байдаг. бал чулуун тортог. Хэрэв үүссэн нунтагыг хусаад буцалж буй толуолд хэдэн цагийн турш байлгавал хар хүрэн шингэн гарч ирнэ. Эргэдэг ууршуулагчид ууршуулах үед нарийн ширхэгтэй нунтаг гаргаж авах бөгөөд жин нь анхны бал чулууны тортог жингийн 10% -иас ихгүй, 10% хүртэл фуллерен С 60 (90%) ба С 70 ( 10%)). "фуллерен нуман".

Фуллерен үйлдвэрлэх тайлбарласан аргад гели нь буфер хийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Гелийн атомууд нь бусад атомуудтай харьцуулахад хамгийн үр дүнтэйгээр өдөөгдсөн нүүрстөрөгчийн хэсгүүдийн чичиргээний хөдөлгөөнийг "унтрааж", тогтвортой бүтэцтэй болохоос сэргийлдэг. Нэмж дурдахад, гелийн атомууд нүүрстөрөгчийн хэсгүүд нэгдэх үед ялгардаг энергийг гадагшлуулдаг. Туршлагаас харахад гелийн оновчтой даралт нь 100 Торр байна. Өндөр даралттай үед нүүрстөрөгчийн хэсгүүдийг нэгтгэх нь хэцүү байдаг.

Зураг 4. Фуллерен үйлдвэрлэх суурилуулалтын схем.

1 - бал чулуу электродууд;

2 - хөргөлттэй зэс автобус; 3 - зэс бүрхүүл,

4 - булаг шанд.

Процессын параметрүүд болон үйлдвэрийн дизайны өөрчлөлт нь процессын үр ашиг, бүтээгдэхүүний найрлагад өөрчлөлт оруулахад хүргэдэг. Бүтээгдэхүүний чанарыг масс спектрометрийн хэмжилт болон бусад аргууд (цөмийн соронзон резонанс, электрон парамагнит резонанс, IR спектроскопи гэх мэт) хоёуланг нь баталгаажуулдаг.

Фуллерен үйлдвэрлэх одоо байгаа аргууд ба янз бүрийн фуллеренүүдийг олж авдаг суурилуулалтын тоймыг Г.Н.

Цэвэршүүлэх, илрүүлэх аргууд

Бал чулууны дулааны задралын бүтээгдэхүүнээс фуллерен гаргаж авах хамгийн тохиромжтой, өргөн тархсан арга (нэр томъёо: фуллерен агуулсан конденсат, фуллерен агуулсан хөө тортог), түүнчлэн фуллеренийг дараа нь салгах, цэвэршүүлэх нь ашиглахад суурилдаг. уусгагч ба сорбент.

Энэ арга нь хэд хэдэн үе шатыг агуулдаг. Эхний шатанд фуллерен агуулсан тортогыг бензол, толуол болон бусад бодисыг ашигладаг туйлтгүй уусгагч ашиглан боловсруулдаг. Энэ тохиолдолд эдгээр уусгагчид ихээхэн уусах чадвартай фуллеренийг уусдаггүй фракцаас тусгаарладаг бөгөөд фуллерен агуулсан үе шатанд агууламж нь ихэвчлэн 70-80% байдаг. Фуллеренүүдийн нийлэгжилтэнд ашигладаг уусмал дахь ердийн уусах чадвар нь мольын аравны хэдэн хувь юм. Ийм аргаар гаргаж авсан фуллеренийн уусмалыг ууршуулах нь янз бүрийн төрлийн фуллеренүүдийн холимог хар поликристал нунтаг үүсэхэд хүргэдэг. Ийм бүтээгдэхүүний ердийн массын спектр нь фуллерений ханд нь 80-90% C60 ба 10-15% C70-аас бүрддэг болохыг харуулж байна. Үүнээс гадна, байхгүй байна их тоо(хувийн фракцын түвшинд) илүү өндөр фуллерен, ханднаас тусгаарлах нь нэлээд төвөгтэй техникийн асуудал юм. Уусгагчийн аль нэгэнд ууссан фуллерений хандыг сорбентоор дамжуулдаг бөгөөд энэ нь хөнгөн цагаан, идэвхжүүлсэн нүүрс эсвэл исэл (Al 2 O 3, SiO 2) байж болно. Фуллеренүүдийг энэ металлаар цуглуулж, дараа нь цэвэр уусгагч ашиглан гаргаж авдаг. Олборлолтын үр ашгийг сорбент-фуллерен-уусгагчийн хослолоор тодорхойлдог бөгөөд ихэвчлэн тодорхой сорбент ба уусгагчийг хэрэглэх үед фуллерений төрлөөс ихээхэн хамаардаг. Тиймээс сорбентоор шингэсэн фуллерен бүхий уусгагч нь сорбентоос янз бүрийн төрлийн фуллеренүүдийг ээлжлэн ялгаж авдаг бөгөөд ингэснээр бие биенээсээ амархан салж болно. Фуллерен агуулсан тортогыг цахилгаан нумын нийлэгжүүлэлт, дараа нь сорбент, уусгагч ашиглан салгах үндсэн дээр тодорхойлсон фуллеренийг ялгах, цэвэршүүлэх технологийг цаашид хөгжүүлэх нь C 60-ийн нийлэгжилтийг хангах байгууламжийг бий болгоход хүргэсэн. цагт нэг грамм хэмжээ.

1.4.Фуллеренийн шинж чанар

Кристалл фуллерен ба хальс нь 1.2-1.9 эВ зурвасын зайтай хагас дамжуулагч бөгөөд фото дамжуулагчийг харуулдаг. Цацраасан үед харагдах гэрэлфуллерит болорын цахилгаан эсэргүүцэл буурдаг. Зөвхөн цэвэр фуллерит төдийгүй түүний бусад бодисуудтай хийсэн янз бүрийн хольц нь фото дамжуулагчтай байдаг. Калийн атомыг C60 хальсанд нэмэх нь 19 К-т хэт дамжуулалт үүсэхэд хүргэдэг болохыг тогтоожээ.

Нүүрстөрөгчийн атомууд бие биетэйгээ дан болон давхар бондоор холбогддог фуллерений молекулууд нь үнэрт бүтцийн гурван хэмжээст аналог юм. Өндөр цахилгаан сөрөг шинж чанартай тул химийн урвалд хүчтэй исэлдүүлэгч бодисоор ажилладаг. Өөртөө янз бүрийн химийн шинж чанартай радикалуудыг нэгтгэснээр фуллерен нь өөр өөр физик-химийн шинж чанартай химийн нэгдлүүдийн өргөн хүрээг бий болгох чадвартай. Тиймээс полифуллерен хальсыг саяхан олж авсан бөгөөд C 60 молекулууд нь фуллерит болор шиг ван дер Ваалсаар биш, харин химийн харилцан үйлчлэлээр холбогддог. Хуванцар шинж чанартай эдгээр хальс нь шинэ төрлийн полимер материал юм. Фуллерен дээр суурилсан полимерүүдийн нийлэгжилтэд сонирхолтой үр дүнд хүрсэн. Энэ тохиолдолд фуллерен C 60 нь полимер гинжин хэлхээний үндэс болж, молекулуудын хоорондох холболтыг бензолын цагираг ашиглан гүйцэтгэдэг. Энэхүү бүтэц нь "сувдны утас" гэсэн нэрээр нэрлэгдсэн.

C 60-д цагаан алтны бүлгийн метал агуулсан радикалуудыг нэмснээр фуллерен дээр суурилсан ферромагнит материалыг авах боломжтой. Үелэх системийн элементүүдийн гуравны нэгээс илүүг молекул дотор байрлуулж болох нь одоо мэдэгдэж байна. 60-аас. Лантан, никель, натри, кали, рубидий, цезийн атомууд, терби, гадолиниум, диспрозиум зэрэг газрын ховор элементийн атомууд нэвтэрсэн тухай мэдээлэл байна.

Фуллерен дээр суурилсан нэгдлүүдийн физик-химийн болон бүтцийн олон янз байдал нь фуллерений химийн талаар органик химийн шинэ ирээдүйтэй чиглэл болох талаар ярих боломжийг бидэнд олгодог.

1.5. Фуллеренийн хэрэглээ

Одоогийн байдлаар шинжлэх ухааны уран зохиолд фуллеренийг фотодетектор ба оптоэлектроник төхөөрөмж, өсөлтийн катализатор, алмаз ба алмаз шиг хальс, хэт дамжуулагч материал, мөн хуулбарлах машинд будагч бодис болгон ашиглах талаар авч үздэг. Фуллеренийг шинэ шинж чанартай металл, хайлшийг нийлэгжүүлэхэд ашигладаг.

Фуллеренийг цэнэглэдэг батерей үйлдвэрлэх суурь болгон ашиглахаар төлөвлөж байна. Ашиглалтын зарчим нь устөрөгчийн нэмэлт урвал дээр суурилдаг эдгээр батерейнууд нь өргөн хэрэглэгддэг никель батерейтай олон талаараа төстэй боловч сүүлийнхээс ялгаатай нь устөрөгчийг ойролцоогоор тав дахин их хэмжээгээр хадгалах чадвартай. Нэмж дурдахад ийм батерейнууд нь эдгээр чанараараа хамгийн дэвшилтэт лити батерейтай харьцуулахад өндөр үр ашигтай, хөнгөн жинтэй, байгаль орчин, ариун цэврийн аюулгүй байдал зэргээрээ онцлог юм. Ийм батерейг хувийн компьютер, сонсголын аппаратыг тэжээхэд өргөнөөр ашиглаж болно.

Туйл бус уусгагч (нүүрстөрөгчийн дисульфид, толуол, бензол, нүүрстөрөгчийн тетрахлорид, декан, гексан, пентан) дахь фуллерений уусмалууд нь шугаман бус оптик шинж чанараараа тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь ялангуяа уусмалын тунгалаг байдал огцом буурах замаар илэрдэг. тодорхой нөхцөл. Энэ нь фуллеренийг лазерын цацрагийн эрчмийг хязгаарладаг оптик хаалтны суурь болгон ашиглах боломжийг нээж өгдөг.

Фуллеренийг мэдээллийн хэт өндөр нягтралтай хадгалах орчинг бий болгох үндэс болгон ашиглах хэтийн төлөв гарч байна. Фуллерен нь пуужингийн түлш, тосолгооны материалын нэмэлт болгон ашиглах боломжтой.

Фуллеренийг анагаах ухаан, эм зүйд ашиглах асуудалд ихээхэн анхаарал хандуулдаг. Цацраг идэвхт изотоп бүхий фуллерений усанд уусдаг эндоэдр нэгдлүүд дээр үндэслэн хорт хавдрын эсрэг эмийг бий болгох санааг авч үздэг. ( Эндохэдрийн нэгдлүүд нь дотроо аль нэг элементийн нэг буюу хэд хэдэн атом агуулсан фуллерен молекулууд юм. Фуллерен дээр үндэслэсэн вирусын эсрэг болон хорт хавдрын эсрэг эмийг нэгтгэх нөхцөлийг олж тогтоосон.Эдгээр асуудлыг шийдвэрлэхэд тулгардаг бэрхшээлүүдийн нэг нь хүний ​​биед нэвтэрч, цусаар дамжуулан эмчилгээний нөлөө үзүүлэх эрхтэнд хүргэх усанд уусдаг, хоргүй фуллерений нэгдлүүдийг бий болгох явдал юм.

Фуллерений хольцыг олж авах, түүнээс бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг тусгаарлахаас бүрддэг өндөр өртөгтэй тул фуллеренийг ашиглахад саад болж байна.

1.6.Нүүрстөрөгчийн нано хоолой

Нано хоолойн бүтэц

Бөмбөрцөг хэлбэртэй нүүрстөрөгчийн бүтэцтэй хамт олон төрлийн физик-химийн шинж чанараараа ялгагддаг нано хоолой гэж нэрлэгддэг өргөтгөсөн цилиндр бүтэц үүсч болно.

Тохиромжтой нано хоолой нь цилиндрт эргэлдсэн графит хавтгай юм, өөрөөр хэлбэл. гадаргуу нь ердийн зургаан өнцөгтөөр доторлогоотой, орой дээр нь нүүрстөрөгчийн атомууд байрладаг..).

Онгоцыг нугалах үр дүнд координатын эхэнд байрлах зургаан өнцөгттэй давхцах ёстой зургаан өнцөгтийн координатыг харуулсан параметрийг нано хоолойн хиралит гэж нэрлэдэг бөгөөд олон тооны тэмдэгтээр (m, n) тэмдэглэнэ. ). Нано хуруу шилний шинж чанар нь түүний цахилгаан шинж чанарыг тодорхойлдог.

Электрон микроскоп ашиглан хийсэн ажиглалтаас харахад ихэнх нано хоолой нь нэг нэг нь нөгөөгийнхөө дотор үүрлэсэн эсвэл нийтлэг тэнхлэгт ороосон хэд хэдэн бал чулуун давхаргаас бүрддэг.

Нэг ханатай нано хоолой

Асаалттай будаа. 4Нэг ханатай нано гуурсын хамгийн тохиромжтой загварыг үзүүлэв. Ийм хоолой нь агуулсан хагас бөмбөрцөг оройтой төгсдөг

ердийн зургаан өнцөгт, мөн зургаан энгийн таван өнцөгттэй. Хоолойн төгсгөлд таван өнцөгт байгаа нь тэдгээрийг фуллерений молекулуудын хязгаарлагдмал тохиолдол гэж үзэх боломжийг олгодог бөгөөд уртааш тэнхлэгийн урт нь диаметрээс ихээхэн давсан байдаг.

Туршилтаар ажиглагдсан нэг ханатай нано гуурсуудын бүтэц нь дээр дурдсан хамгийн тохиромжтой зургаас олон талаараа ялгаатай юм. Юуны өмнө энэ нь нано хоолойн оройн хэсэгт хамаатай бөгөөд ажиглалтаас харахад хэлбэр нь хамгийн тохиромжтой хагас бөмбөрцөгөөс хол байна.

Олон ханатай нано хоолой

Олон ханатай нано хоолойнууд нь нэг ханатай нано хоолойноос уртааш болон хөндлөн чиглэлд илүү олон янзын хэлбэр, тохиргоотойгоор ялгаатай байдаг. Олон ханатай нано хуруу шилний хөндлөн бүтцийн боломжит сортуудыг танилцуулав будаа. 5. “Оросын хүүхэлдэй” төрлийн бүтэц нь нэг ханатай нано хоолойнуудын цуглуулга юм. (будаа 5 a). Энэ бүтцийн өөр нэг хувилбарыг харуулсан будаа. 5 б нь бие биендээ үүрлэсэн коаксиаль призмүүдийн цуглуулга юм. Эцэст нь өгөгдсөн бүтэцүүдийн сүүлчийнх нь ( будаа. 5 в),гүйлгэхтэй төстэй. Дээрх бүх бүтцийн хувьд зэргэлдээ графитын давхаргын хоорондох зай нь 0.34 нм-тэй ойролцоо байна, өөрөөр хэлбэл. талст бал чулуун зэргэлдээх хавтгай хоорондын зай. Туршилтын тодорхой нөхцөл байдалд тодорхой бүтцийг хэрэгжүүлэх нь нано хоолойн синтезийн нөхцлөөс хамаарна.

Зэргэлдээх давхаргын хоорондох зай нь 0.34 нм-ийн ойролцоо, тэнхлэгийн координатаас хамаардаггүй нано хоолойн идеалжуулсан хөндлөн бүтэц нь хөрш зэргэлдээ нано хоолойнуудын эвдрэлийн нөлөөнөөс болж практикт гажууддаг гэдгийг санах нь зүйтэй.

Согог байгаа нь нано хоолойн шулуун хэлбэрийг гажуудуулж, баян хуур хэлбэртэй болгодог.

Олон ханатай нано хуруу шилний бал чулуун гадаргуу дээр ихэвчлэн ажиглагддаг өөр нэг төрлийн согог нь үндсэндээ ердийн зургаан өнцөгтөөс бүрддэг тодорхой тооны таван өнцөгт эсвэл долоон өнцөгтийг гадаргуу дээр нэвтрүүлэхтэй холбоотой юм. Энэ нь цилиндр хэлбэрийг зөрчихөд хүргэдэг бөгөөд таван өнцөгтийг оруулснаар гүдгэр нугалахад хүргэдэг бол долоон өнцөгтийг оруулснаар хотгор гулзайлтын харагдах байдлыг дэмждэг. Иймээс ийм согог нь муруй ба мушгиа нано хоолой үүсгэдэг.

Нано бөөмийн бүтэц

Бал чулуунаас фуллерен үүсэх явцад мөн нано бөөмс үүсдэг. Эдгээр нь фуллерентэй төстэй хаалттай бүтэцтэй боловч хэмжээ нь хамаагүй том юм. Фуллеренүүдээс ялгаатай нь тэдгээр нь нано хоолой шиг хэд хэдэн давхаргыг агуулж, бие биендээ үүрлэсэн битүү бал чулуун бүрхүүлийн бүтэцтэй байдаг.

Бал чулуутай төстэй нано бөөмсүүдэд бүрхүүлийн доторх атомууд нь химийн холбоогоор холбогддог ба хөрш бүрхүүлийн атомуудын хооронд ван дер Ваалсын сул харилцан үйлчлэл явагддаг. Дүрмээр бол нано бөөмийн бүрхүүлүүд нь олон өнцөгттэй ойролцоо хэлбэртэй байдаг. Ийм бүрхүүл бүрийн бүтцэд графитын бүтэцтэй адил зургаан өнцөгтөөс гадна 12 таван өнцөгт нэмэлт хос тав, долоон өнцөгт ажиглагддаг. Жарков С.М., Кашкин В.Б нарын бүтээлүүдэд фуллерен агуулсан конденсат дахь нүүрстөрөгчийн бөөмсийн хэлбэр, бүтцийг электрон микроскопоор судлах ажлыг саяхан хийсэн.

Нүүрстөрөгчийн нано хоолой бэлтгэх

Нүүрстөрөгчийн нано хоолойнууд нь гелийн агаар мандалд шатаж буй нуман ялгаралтын плазм дахь бал чулуу электродын дулааны цацралтаас үүсдэг. Энэ арга нь фуллерен үйлдвэрлэх үр дүнтэй технологийн үндэс болсон лазер цацах аргатай адил физик-химийн шинж чанарыг нарийвчлан судлахад хүрэлцэхүйц хэмжээний нано хоолой авах боломжийг олгодог.

Бал чулууны өргөтгөсөн хэсгүүдээс нано гуурс гаргаж авч, дараа нь хоолой болгон мушгиж болно. Өргөтгөсөн хэлтэрхий үүсгэхийн тулд бал чулууг халаах тусгай нөхцөл шаардлагатай. Хамгийн оновчтой нөхцөлНано гуурсыг электролизийн бал чулууг электрод болгон ашиглан нумын цэнэгээр үйлдвэрлэдэг.

Бал чулуу (фуллерен, нано бөөмс, тортог тоосонцор) дулаанаар цацах янз бүрийн бүтээгдэхүүнүүдийн дотроос багахан хэсэг нь (хэдэн хувь) нь угсралтын хүйтэн гадаргуу дээр хэсэгчлэн бэхлэгдсэн, гадаргуу дээр хэсэгчлэн бэхлэгдсэн олон ханатай нано хоолой юм. хөө тортог.

Нэг ханатай нано хоолой нь Fe, Co, Ni, Cd-ийн бага хэмжээний хольцыг анод руу нэмснээр (өөрөөр хэлбэл катализатор нэмэх замаар) үүсдэг. Түүнчлэн олон ханатай нано гуурсыг исэлдүүлэх замаар нэг ханатай нано хоолой гаргаж авдаг. Исэлдүүлэхийн тулд олон ханатай нано гуурсыг дунд зэргийн халаалтаар хүчилтөрөгчөөр эсвэл буцалж буй азотын хүчилээр эмчилдэг бөгөөд сүүлийн тохиолдолд таван гишүүнтэй бал чулуун цагирагуудыг зайлуулж, хоолойны үзүүрийг нээхэд хүргэдэг та олон давхаргат хоолойноос дээд давхаргыг зайлуулж, төгсгөлийг нь нээнэ үү. Нано хэсгүүдийн реактив чанар нь нано гуурстай харьцуулахад өндөр байдаг тул исэлдэлтийн үр дүнд нүүрстөрөгчийн бүтээгдэхүүн их хэмжээгээр устдаг тул үлдсэн хэсэгт нано хоолойны эзлэх хувь нэмэгддэг.

Фуллерен үйлдвэрлэх цахилгаан нумын аргын тусламжтайгаар графит анод нумын нөлөөн дор устаж үгүй ​​болсон материалын нэг хэсэг нь катод дээр тогтдог. Бал чулуун саваа устгах үйл явцын төгсгөлд энэ формаци нь нумын талбайг бүхэлд нь хамарч, маш их ургадаг. Энэхүү өсөлт нь аяга хэлбэртэй бөгөөд түүний эзэлхүүн рүү анод ордог. Физик шинж чанаркатодын хуримтлал нь анодыг бүрдүүлдэг бал чулууны шинж чанараас эрс ялгаатай. Хурдны бичил хатуулаг 5.95 ГПа (бал чулуу -0.22 ГПа), хуримтлалын нягт 1.32 г/см3 (бал чулуу -2.3 г/см 3), хуримтлалын хувийн цахилгаан эсэргүүцэл 1.4 * 10. -4 Ом м, энэ нь бал чулуунаас (1.5*10 -5 Ом м) бараг дараалал их юм. 35 К-т катод дээрх өсөлтийн хэвийн бус өндөр соронзон мэдрэмтгий байдлыг илрүүлсэн бөгөөд энэ нь өсөлт нь ихэвчлэн нано хоолойноос бүрддэг (Белов Н.Н.).

Нано хоолойн шинж чанарууд

Хэт дамжуулагч талстуудыг (жишээлбэл, TaC) нүүрстөрөгчийн нано хоолойд бүрхсэн үед материалын шинжлэх ухаанд нано хоолой ашиглах өргөн боломж нээгддэг. Дараах технологийг уран зохиолд тайлбарласан болно. 30 В-ийн хүчдэлд ~30 А тогтмол гүйдлийн нуман цэнэгийг бал чулууны пигменттэй таллийн нунтаг шахсан хольцыг төлөөлөх электрод бүхий гелийн агаар мандалд ашигласан. Электрод хоорондын зай 2-3 мм байв. Туннелийн электрон микроскоп ашиглан электродын материалын дулааны задралын бүтээгдэхүүнээс нано хоолойд бүрхэгдсэн их хэмжээний TaC талстыг илрүүлсэн.. X Кристаллитуудын өвөрмөц хөндлөн хэмжээ нь ойролцоогоор 7 нм, нано хоолойн ердийн урт нь 200 нм-ээс их байв. Нано хоолой нь олон давхаргат цилиндрүүд байсан бөгөөд давхаргууд хоорондын зай нь 0.3481 ± 0.0009 нм бөгөөд бал чулууны харгалзах параметртэй ойролцоо байв. Дээжийн соронзон мэдрэмтгий байдлын температурын хамаарлыг хэмжсэн нь капсултай нано талстууд хувирч байгааг харуулж байна.хэт дамжуулагч төлөв T=10 K үед.

Нано хоолойд бүрхэгдсэн хэт дамжуулагч талстыг олж авах боломж нь тэдгээрийг гадаад орчны хортой нөлөөллөөс, тухайлбал исэлдэлтээс тусгаарлаж, улмаар холбогдох нанотехнологийг илүү үр дүнтэй хөгжүүлэх замыг нээж өгдөг.

Нано хуруу шилний сөрөг соронзон мэдрэг чанар нь тэдний диамагнит шинж чанарыг илтгэнэ. Нано хуруу шилний диамагнетизм нь тэдгээрийн эргэн тойрон дахь электрон гүйдлийн урсгалаас үүдэлтэй гэж үздэг. Соронзон мэдрэмтгий байдлын хэмжээ нь дээжийн чиглэлээс хамаардаггүй бөгөөд энэ нь түүний эмх замбараагүй бүтэцтэй холбоотой юм. Харьцангуй их үнэ цэнэсоронзон мэдрэмтгий байдал нь дор хаяж нэг чиглэлд энэ утгыг бал чулууны харгалзах утгатай харьцуулж болохыг харуулж байна. Нүүрстөрөгчийн бусад хэлбэрийн харгалзах өгөгдлөөс нано хуруу шилний соронзон мэдрэмтгий байдлын температурын хамаарлын зөрүү нь нүүрстөрөгчийн нано хоолой нь нүүрстөрөгчийн бие даасан хэлбэр бөгөөд шинж чанар нь бусад муж улсын нүүрстөрөгчийн шинж чанараас эрс ялгаатай болохыг харуулж байна..

Нано хоолойн хэрэглээ

Нано хуруу шилний технологийн олон хэрэглээний үндэс нь өндөр хувийн гадаргуутай (нэг ханатай нано гуурсан хоолойн хувьд 1/г тутамд 600 м.кв) байдаг нь сүвэрхэг материал болгон ашиглах боломжийг нээж өгдөг. шүүлтүүр гэх мэт.

Нано хуруу шилний материалыг гетероген катализыг дэмжих субстрат болгон амжилттай ашиглаж болох бөгөөд нээлттэй нано хоолойны катализаторын идэвхжил нь хаалттай нано хуруу шилний харгалзах параметрээс ихээхэн давж гардаг.

Өндөр хувийн хүч чадал бүхий электролитийн конденсаторуудад электрод болгон тусгай гадаргуутай нано хоолойг ашиглах боломжтой.

Нүүрстөрөгчийн нано гуурс нь алмаазан хальс үүсэхийг дэмждэг бүрхүүл болгон ашиглах туршилтаар өөрсдийгөө нотолсон. Электрон микроскоп ашиглан авсан гэрэл зургуудаас харахад нано хуруу шилний хальсан дээр тогтсон алмаазан хальс нь C 60 ба C 70 дээр хадгалагдсан хальснаас бөөмийн нягт, жигд байдлын хувьд илүү ялгаатай байгааг харуулж байна.

Нано хуруу шилний ийм шинж чанарууд нь нийлэгжилтийн нөхцөл, цахилгаан дамжуулах чанар,Механик хүч чадал, химийн тогтвортой байдал нь нано гуурсыг ирээдүйн микроэлектроник элементүүдийн үндэс болгон авч үзэх боломжийг бидэнд олгодог. Хамгийн тохиромжтой нано гуурсан бүтцэд таван өнцөгт долоон өнцөгт хосыг оруулах нь түүний электрон шинж чанарыг өөрчилдөг нь тооцоололоор батлагдсан. Дотор нь согогтой нано гуурсыг металл-хагас дамжуулагчийн гетерхолболт гэж үзэж болох бөгөөд энэ нь зарчмын хувьд дээд зэргийн жижиг хэмжээтэй хагас дамжуулагч элементийн суурь болж чаддаг.

Нано хоолой нь электрон хэлхээний гадаргуугийн тэгш бус байдлыг хянахад ашигладаг маш нимгэн хэмжих хэрэгслийн суурь болж чаддаг.

Төрөл бүрийн материалаар дүүргэх үед нано хоолойгоор сонирхолтой програмуудыг олж авах боломжтой. Энэ тохиолдолд нано гуурсыг дүүргэх материалын тээвэрлэгч, мөн энэ материалыг цахилгаан холбоо, хүрээлэн буй объектуудтай химийн харилцан үйлчлэлээс хамгаалдаг тусгаарлагч бүрхүүл болгон ашиглаж болно.

ДҮГНЭЛТ

Фуллерен нь богино түүхтэй ч шинжлэх ухааны энэ чиглэл хурдацтай хөгжиж, улам олон шинэ судлаачдыг татсаар байна. Энэхүү шинжлэх ухааны салбар нь фуллерений физик, фуллерений хими, фуллерений технологи гэсэн гурван чиглэлийг агуулдаг.

Фуллерений физикФуллерен ба тэдгээрийн нэгдлүүдийн янз бүрийн фазын төлөвт бүтэц, механик, цахилгаан, соронзон, оптик шинж чанарыг судлах чиглэлээр ажилладаг. Үүнд эдгээр нэгдлүүдийн нүүрстөрөгчийн атомуудын харилцан үйлчлэлийн мөн чанар, фуллерений молекулуудын спектроскопи, фуллерений молекулуудаас бүрдэх системийн шинж чанар, бүтцийг судлах зэрэг орно. Фуллерений физик бол фуллерений салбарын хамгийн дэвшилтэт салбар юм.

Фуллеренийн химиЭнэ нь нүүрстөрөгчийн хаалттай молекулууд болох шинэ химийн нэгдлүүдийг бий болгох, судлахтай холбоотой бөгөөд тэдгээрийн оролцдог химийн процессыг судалдаг. Үзэл баримтлал, судалгааны арга зүйн хувьд химийн энэ салбар нь уламжлалт химигээс зарчмын хувьд олон талаараа ялгаатай гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Фуллерен технологиЭнэ нь фуллерен үйлдвэрлэх аргууд болон тэдгээрийн төрөл бүрийн хэрэглээг багтаасан болно.

Ашигласан материал

1. Соколов V. I., Stankevich I. V. Фуллерен нь нүүрстөрөгчийн шинэ аллотроп хэлбэрүүд: бүтэц, электрон бүтэц, химийн шинж чанарууд // Химийн дэвшил, 62-р хуудас (5), 455, 1993.

2. Фуллерений судалгааны шинэ чиглэл//UFN, v. 164 (9), х. 1007, 1994 он.

3. Елецкий А.В., Смирнов Б.М. Фуллерен ба нүүрстөрөгчийн бүтэц//UFN, v. 165 (9), х 977, 1995.

4. Золотухин И.В. Фуллерит - шинэ хэлбэрнүүрстөрөгч // Хөргөлтийн №2, 1996 оны 51-р тал.

5. Мастеров В.Ф. Фуллеренийн физик шинж чанарууд // SOZh No 1, 92, 1997.

6. Лозовик Ю.В., Попов А.М. Нүүрстөрөгчийн нано бүтцийн үүсэх ба өсөлт – фуллерен, нано хэсгүүд, нано хоолой ба боргоцой//UFN, v. 167 (7), х. 151, 1997/

7. Елецкий А.В. .Нүүрстөрөгчийн нано хоолой//UFN, v. 167(9), х 945, 1997.

8. Smalley R.E. Фуллеренийг илрүүлэх//UFN, v. 168 (3), 323, 1998.

9. Чурилов Г.Н. Фуллерен үйлдвэрлэх аргын тойм // Олон улсын оролцоотой бүс хоорондын 2-р бага хурлын материалууд "Хэт тархсан нунтаг, нано бүтэц, материал", Красноярск, KSTU, 1999 оны 10-р сарын 5-7. -тай. 77-87.

10. Белов Н.Н. ба бусад. Фуллеренийн нийлэгжилтийн үед үүссэн катодын гадаргуугийн бүтэц

11. Жарков С.М.,. Титаренко Я.Н., Чурилов Г.Н. Электрон микроскопоор FCC нүүрстөрөгчийн хэсгүүдийг судалдаг // Нүүрстөрөгч, v. 36, N 5-6, 1998, х. 595-597

12. Кашкин В.Б., Рублева Т.В., Кашкина Л.В., Мосин Р.А. Фуллерен агуулсан тортог дахь нүүрстөрөгчийн тоосонцрын электрон микроскопийн зургийг дижитал боловсруулах // Олон улсын оролцоотой бүс хоорондын 2-р бага хурлын материалууд "Ультрадисперсийн нунтаг, нано бүтэц, материал", Красноярск, KSTU, 1999 оны 10-р сарын 5-7. -тай. 91-92

Фуллерен нь байгальд хаа сайгүй, ялангуяа нүүрстөрөгч, өндөр энергитэй газар байдаг. Тэд нүүрстөрөгчийн оддын ойролцоо, од хоорондын орон зайд, аянга буусан газар, галт уулын тогоонуудын ойролцоо байдаг бөгөөд байшинд хий шатах үед үүсдэг. хийн зуухэсвэл ердийн асаагуурын дөл.

Фуллерен нь эртний нүүрстөрөгчийн чулуулаг хуримтлагддаг газруудад бас байдаг. Карелийн ашигт малтмал - шунгит нь онцгой газар юм. 80% хүртэл цэвэр нүүрстөрөгч агуулсан эдгээр чулуулаг нь 2 тэрбум жилийн настай. Тэдний гарал үүслийн мөн чанар одоог хүртэл тодорхойгүй байна. Таамаглалуудын нэг нь том нүүрстөрөгчийн солир унах явдал юм.

Шунгит чулуун дахь фуллерен бол олон хүмүүс өргөнөөр хэлэлцдэг сэдэв юм хэвлэмэл хэвлэлүүдмөн интернет сайтуудын хуудсан дээр. Энэ талаар олон зөрчилдөөнтэй санал бодол байдаг бөгөөд энэ нь шунгит бүтээгдэхүүний уншигчид болон хэрэглэгчдийн дунд олон асуултыг төрүүлдэг. Шунгит нь нүүрстөрөгчийн молекул хэлбэр болох фуллеренийг үнэхээр агуулдаг уу? Эдгээх "Тулааны ус" нь фуллерен агуулдаг уу? Шунгиттай ус ууж болох уу, ямар ашиг тустай вэ? Төрөл бүрийн шунгитуудын шинж чанарыг шинжлэх ухааны судалгаанд хамруулсан туршлага дээрээ үндэслэн бид эдгээр болон бусад байнга асуудаг асуултуудын талаархи санал бодлоо доор харуулав.

Одоогийн байдлаар Карелийн шунгит ашиглан хийсэн бүтээгдэхүүн өргөн тархсан байна. Эдгээр нь ус цэвэршүүлэх зориулалттай төрөл бүрийн шүүлтүүр, пирамид, унжлага, цахилгаан соронзон цацрагаас хамгаалдаг бүтээгдэхүүн, оо болон зүгээр л шунгит буталсан чулуу болон урьдчилан сэргийлэх, эмчилгээний болон эрүүл мэндийн бүтээгдэхүүн болгон санал болгож буй бусад олон төрлийн бүтээгдэхүүн юм. Үүний зэрэгцээ, дүрэм ёсоор, сүүлийн жилүүдэд, эмийн шинж чанар янз бүрийн төрөлШунгит нь тэдгээрт агуулагдах фуллерентэй холбоотой байдаг.

1985 онд фуллеренийг нээсний дараа удалгүй тэдгээрийг байгальд идэвхтэй хайж эхэлсэн. Шинжлэх ухааны янз бүрийн хэвлэлд мэдээлснээр фуллеренийг Карелийн шунгитээс олж илрүүлсэн. Бид эргээд шунгитээс фуллеренийг тусгаарлах, тэдгээрийн байгаа эсэхийг нотлох өөр арга зүйн аргыг боловсруулсан. Судалгааны явцад шунгит чулуулаг байдаг Заонежийн янз бүрийн бүс нутгаас авсан дээжийг шинжилжээ. Шинжилгээ хийхийн өмнө шунгитийн дээжийг микродисперсийн төлөвт буталсан.

Шунгит бол аморф нүүрстөрөгч ба бал чулуу хоёрын хоорондох завсрын бүтээгдэхүүн болох шунгитийн нүүрстөрөгчөөр дүүрсэн задгай силикат тор гэдгийг санацгаая. Шунгит нүүрстөрөгч нь мөн тодорхойгүй химийн найрлагатай байгалийн органик бага ба өндөр молекул жинтэй нэгдлүүдийг (POHCS) агуулдаг. Шунгитууд нь ашигт малтмалын суурь (алюминосиликат, цахиурлаг, карбонат) болон шунгит нүүрстөрөгчийн найрлагаар ялгаатай байдаг. Шунгитийг нүүрстөрөгч багатай (5% С хүртэл), дунд нүүрстөрөгчтэй (5 - 25% С), өндөр нүүрстөрөгчтэй (25 - 80% C) гэж хуваадаг. Шунгит бүрэн шатсаны дараа үнсэнд цахиураас гадна Fe, Ni, Ca, Mg, Zn, Cd, V, Mo, Cu, Ce, As, W болон бусад элементүүд илэрдэг.

Шунгит нүүрстөрөгч дэх фуллерен нь PONVS-тай тусгай, туйлын донор хүлээн авагчийн цогцолбор хэлбэрээр байдаг. Иймээс фуллеренийг органик уусгагчаар, жишээлбэл, фуллерен нь маш сайн уусдаг толуолоор үр дүнтэй олборлодоггүй бөгөөд олборлох ийм аргыг сонгох нь шунгит дахь фуллерен жинхэнэ байгаа эсэх талаар зөрчилтэй үр дүнд хүргэдэг.

Үүнтэй холбогдуулан бид фуллеренийг туйлын орчноос органик уусгагч фаз руу шилжүүлэх замаар шунгитуудын усан угаалгын нунтаг дисперсийг хэт авианы аргаар гаргаж авах аргыг боловсруулсан. Олборлолт, концентраци, цэвэршүүлэлтийг хэд хэдэн үе шаттайгаар хийсний дараа гексан дахь уусмалыг авах боломжтой бөгөөд хэт ягаан туяаны болон IR спектр нь цэвэр С 60 фуллерений спектрийн онцлог шинж чанартай байдаг. Мөн m/z = 720 (доорх зураг) бүхий массын спектрийн тодорхой дохио нь шунгитуудад зөвхөн С60 фуллерен байгаагийн хоёрдмол утгагүй баталгаа юм.

Шунгит хандын 252 Cf-PD масс спектр. 720 аму дахь дохио нь С60 фуллерен, 696, 672 дахь дохио нь сийвэнгийн десорбцийн иончлолын нөхцөлд үүссэн С60 фуллерений онцлог фрагмент ионууд юм.

Гэсэн хэдий ч бид шунгитийн дээж бүр фуллерен агуулдаггүйг олж мэдсэн. ОХУ-ын ШУА-ийн Карелийн шинжлэх ухааны төвийн Геологийн хүрээлэнгээс (Петрозаводск, Орос) бидэнд өгсөн шунгитийн бүх дээжээс шунгит чулуулгийн янз бүрийн газар нутгаас сонгон авч үзэхэд фуллерен С 60 нь зөвхөн нэг дээжээс олдсон. 80%-иас дээш нүүрстөрөгч агуулсан өндөр нүүрстөрөгчийн шунгит. Түүнээс гадна энэ нь ойролцоогоор 0.04 фуллерен агуулдаг. %. Эндээс бид шунгитийн дээж бүр фуллерен агуулдаггүй, ядаж л орчин үеийн өндөр мэдрэмтгий физик-химийн шинжилгээний аргуудаар илрүүлж чадах хэмжээгээр агуулаагүй гэж дүгнэж болно.

Үүний зэрэгцээ шунгитууд нь нэлээд их хэмжээний хольц, түүний дотор хүнд поливалент металлын ионуудыг агуулж чаддаг нь мэдэгдэж байна. Тиймээс шунгит агуулсан ус нь хүсээгүй, хортой хольц агуулж болно.

Гэхдээ яагаад тулааны ус (шунгит агуулсан чулуулгаар дамжин өнгөрдөг Карелийн байгалийн ус) ийм өвөрмөц биологийн шинж чанартай байдаг вэ? Петр I-ийн үед түүний хувийн санаачилгаар Карелид "Марсиал ус" хэмээх эдгээх рашаан олдсоныг эргэн санацгаая (дэлгэрэнгүй мэдээллийг үзнэ үү). Удаан хугацааны туршид энэ эх сурвалжийн тусгай эдгээх шинж чанарыг хэн ч тайлбарлаж чадаагүй юм. Эдгээр усан дахь төмрийн агууламж нэмэгдэж байгаа нь эрүүл мэндэд тустай нөлөө үзүүлэх шалтгаан болсон гэж таамаглаж байсан. Гэсэн хэдий ч дэлхий дээр төмрийн олон эх үүсвэр байдаг боловч дүрмээр бол тэдгээрийг авах эмчилгээний үр нөлөө маш хязгаарлагдмал байдаг. Эх сурвалж урсдаг шунгит чулуулагт фуллерен байгааг олж илрүүлсний дараа л фуллерен гэдэг таамаг бий болсон. гол шалтгаан, quintessence эмчилгээний үр нөлөөМарсиал Утс.

Үнэн хэрэгтээ "угаасан" шунгит чулуулгийн давхаргуудаар удаан хугацаагаар дамжин өнгөрөх ус нь мэдэгдэхүйц хэмжээний хортой хольц агуулаагүй. Ус нь чулуулгийн өгсөн бүтэцтэй "ханасан". Шунгитт агуулагдах фуллерен нь усны бүтцийг эмх цэгцтэй болгох, түүний дотор фуллерен шиг гидрат кластер үүсгэх, Марсиал усны өвөрмөц биологийн шинж чанарыг олж авахад хувь нэмэр оруулдаг. Фуллерен агуулсан шунгит нь түүгээр дамждаг усны нэг төрлийн байгалийн бүтэц юм. Үүний зэрэгцээ, хэн ч Марсиал усан дахь фуллеренийг эсвэл шунгитийн усан дусаах хэлбэрээр илрүүлж чадаагүй байна: эсвэл шунгитаас угаагдаагүй, эсвэл угаасан бол тийм ч бага хэмжээгээр, тийм ч их биш юм. мэдэгдэж байгаа аргуудын аль нэгээр нь илрүүлдэг. Үүнээс гадна фуллерен нь усанд аяндаа уусдаггүй гэдгийг сайн мэддэг. Хэрэв тулааны усанд фуллерений молекулууд агуулагдаж байсан бол түүний ашигтай шинж чанар нь маш удаан хугацаанд хадгалагдах болно. Гэсэн хэдий ч энэ нь зөвхөн богино хугацаанд идэвхтэй байдаг. Яг л "хайлмал ус" шиг бөөгнөрөлтэй, мөс шиг бүтэцтэй, амьдрал өгөгч фуллерен шиг бүтэцтэй Марсиал ус шинж чанараа хэдхэн цагийн турш хадгалдаг. Тулааны ус, мөн "хайлсан ус"-ыг хадгалахдаа захиалгат усны бөөгнөрөл нь өөрөө устаж, ус нь энгийн ус шиг бүтцийн шинж чанарыг олж авдаг. Тиймээс ийм усыг саванд хийж, удаан хугацаагаар хадгалах нь утгагүй юм. Бүтэц бүрдүүлэгч, бүтцийг дэмжих элемент - фуллерен С 60 нь усжуулсан төлөвт дутагдалтай бөгөөд энэ нь захиалгат усны кластеруудыг тодорхойгүй хугацаагаар хадгалах чадвартай. Өөрөөр хэлбэл, ус нь байгалийн кластерийн бүтцийг удаан хугацаанд хадгалахын тулд түүнд бүтэц үүсгэгч хүчин зүйл байнга байх шаардлагатай байдаг. Үүний тулд фуллерений молекул нь оновчтой бөгөөд бид гидратлаг фуллерений C 60-ийн өвөрмөц шинж чанарыг олон жилийн турш судалсны эцэст итгэлтэй байсан.

Энэ бүхэн 1995 онд бид усан дахь гидрат фуллерений молекул коллоид уусмал үйлдвэрлэх аргыг боловсруулж эхэлснээр эхэлсэн. Дараа нь бид тулааны усны ер бусын шинж чанаруудын тухай өгүүлдэг номтой танилцсан. Бид лабораторийн нөхцөлд Марсиал усны байгалийн мөн чанарыг хуулбарлахыг оролдсон. Энэ зорилгоор өндөр цэвэршүүлсэн усыг ашигласан бөгөөд түүнд тусгай технологи ашиглан гидратлаг фуллерен С 60-ыг маш бага тунгаар нэмсэн. Үүний дараа бие даасан биомолекулууд, амьд эсүүд болон бүх организмын түвшинд янз бүрийн биологийн туршилтуудыг хийж эхэлсэн. Үр дүн нь гайхалтай байсан. Бараг ямар ч эмгэг судлалын хувьд бид усжуулсан фуллерен С 60 агуулсан усны зөвхөн эерэг биологийн үр нөлөөг олж мэдсэн бөгөөд түүний хэрэглээний үр нөлөө нь зөвхөн Петрийн үеийн тулааны усанд тайлбарлаж байсан нөлөөнөөс бүрэн давхцаад зогсохгүй олон талаараа давж гарсан. Амьд организмын олон эмгэг өөрчлөлтүүд алга болж, хэвийн, эрүүл байдалдаа эргэж ирдэг. Гэхдээ энэ тийм биш эмийн бүтээгдэхүүнзорилтот үйлдэл бөгөөд гадны химийн нэгдэл биш, харин усанд ууссан нүүрстөрөгчийн бөмбөг. Түүгээр ч зогсохгүй усжуулсан фуллерен С 60 нь амьдралын үүсэл үүсэх явцад матриц шиг үүсгэсэн бүтцийг нь сэргээж, хадгалах замаар бие махбод дахь аливаа сөрөг өөрчлөлтийг "хэвийн төлөвт" буцаахад тусалдаг бололтой.

Тиймээс Орлов А.Д. "Шунгит бол цэвэр усны чулуу" хэмээх номондоо шунгит ба фуллеренийн шинж чанарыг харьцуулж, эрүүл мэндийн квинтессенц гэж үздэг.

1. Buseck et al. Геологийн орчны фуллерен. Шинжлэх ухаан 1992 оны 7-р сарын 10: 215-217. DOI: 10.1126/science.257.5067.215.
2. Н.П. Юшкин. Шунгитийн бөмбөрцөг супрамолекулын бүтэц: хонгилын микроскопоос авсан мэдээлэл. ДАН, 1994, боть 6 х. 800-803.
3. В.А. Резников. Ю.С. Полеховский. Аморф шунгит нүүрстөрөгч нь фуллерен үүсэх байгалийн орчин юм. ZhTF-д бичсэн захидал. 2000. т 26. зуун. 15. х.94-102.
4. Питер Р.Бусек. Геологийн фуллерен: тойм, дүн шинжилгээ. Дэлхий ба гаригийн шинжлэх ухааны захидал.V 203, I 3-4, 2002 оны 11-р сарын 15, Хуудас 781-792
5. Н.Н. Рожкова, Г.В. Андриевский. Шунгитийн нүүрстөрөгч дээр суурилсан усан коллоид систем ба тэдгээрээс фуллеренийг гаргаж авах. ОХУ-д 2 жилд нэг удаа болдог 4-р олон улсын семинар "Фуллерен ба атомын бөөгнөрөл" IWFAC"99 1999 оны 10-р сарын 4-8, Санкт-Петербург, Орос. Хураангуй ном, х.330.
6. Н.Н.Рожкова, Г.В. Андриевский. Шунгит нүүрстөрөгч дэх фуллерен. Бямба. шинжлэх ухааны олон улсад ажилладаг “Фуллерен ба фуллерен төст бүтэц” симпозиум: 2000 оны 6-р сарын 5-8, BSU, Минск, 2000, хуудас 63-69.
7. Н.Н. Рожкова, Г.В. Андриевский. Шунгит нүүрстөрөгчийн наноколлоидууд. фуллеренийг ус агуулсан уусгагчаар олборлох. Бямба. Шинжлэх ухааны "Эрдэс судлал ба амьдрал: био эрдэс гомологууд" III олон улсын семинарын материал, 2000 оны 6-р сарын 6-8, Сыктывкар, Орос, Геопринт, 2000, 53-55 хуудас.
8. С.А. Вишневский. Карелийн эдгээх газрууд. Карелийн Автономит Зөвлөлт Социалист Бүгд Найрамдах Улсын Төрийн хэвлэлийн газар, Петрозаводск, 1957, 57 х.
9. Фуллерен: Эрүүл мэндийн Quintessence. p-ийн бүлэг. Номын 79-98: А.Д. Орлов. "Шунгит бол цэвэр усны чулуу." Москва-Санкт-Петербург: "ДИЛЯ" хэвлэлийн газар, 2004. - 112 х.