Фуллерены. Квазикристаллы. Использование кристаллов

Живя на Земле, сложенной кристаллическими породами, мы ходим по кристаллам, строим из кристаллов, широко применяем в технике и науке, едим кристаллы, лечимся ими.

«Кристальной души человек» говорят о том, в ком чистая душа. Кристальная – значит, сияющая светом, как алмаз

Можно сказать, что это материал, который является промежуточным звеном между живой и неживой материей. Кристаллы могут зарождаться, стареть, разрушаться.Почечные камни, таблетки, витамины, миелиновая оболочка нервов, белки, и вирусы – это все кристаллы.

Будучи решетчатым, кристалл ограняется и каждая грань, как личность, своеобразна. Например у алмаза грани имеют форму октаэдра, они очень плотно упакованы атомами углерода, и отличаются в силу этого и блеском, и прочностью.

Одними из видов кристаллов являются фуллерены и квазикристаллы.

Фуллерены
Свое название эти вещества получили по имени американского инженера и архитектора Ричарда Букминстера Фуллера, конструировавшего полусферические архитектурные сооружения, состоящие из шести- и пятиугольников.

Открытие фуллеренов имеет свою предысторию: возможность их существования была предсказана ещё в 1971году в Японии и теоретически обоснована в 1973 году в России.
Впервые фуллерены C60 и C70 были синтезированы в 1985 г Х. Крото и Р. Смолли из графита под действием мощного лазерного пучка (Нобелевская премия по химии, 1996 г).

В 1992 г. были обнаружены природные фуллерены в углеродном минерале - шунгите (свое название этот минерал получил от названия поселка Шуньга в Карелии)

Молекулы фуллеренов могут содержать от 20 до 540 углеродных атомов, расположенных на сферической поверхности. Наиболее устойчивое и лучше изученное из этих соединений - C60-фуллерен (60 атомов углерода) состоит из 20 шестичленных и 12 пятичленных циклов.
Углеродный скелет молекулы C60-фуллерена представляет собой усечённый икосаэдр.

Икосаэдр (от греч. eikosi - двадцать, hedra - грань) - правильный многогранник, имеющий 20 граней (в виде равносторонних треугольников), 30 ребер, 12 вершин (в каждой сходится 5 ребер).
Усечённый икосаэдр образован отсечением вершин икосаэдра и cостоит из 32 граней, из которых 12 - правильные пятиугольники и 20 - правильные шестиугольники. Данный многогранник имеет 60 вершин, в каждой из которых сходится 3 ребра. По форме этот многогранник похож на футбольный мяч.
Икосаэдр
Усечённый икосаэдр

Квазикристаллы
До XX века были возможны кристаллы с симметрией 2,3,4 и 6 порядков(360◦/2, 360◦/3 и т.д.). Эти значения были возможны только в трансляционной симметрии(Трансляционная симметрия - повторяемость объекта в пространстве через определенное расстояние вдоль прямой, называемой осью трансляции). Многие учёные пытались доказать существование «почти» правильных кристаллов, т.е. кристаллов с поворотной симметрией 5-го, 7-го и т.д. порядков(Поворотная симметрия - свойство кристалла совмещаться с самим собой при вращении на некоторый определенный угол вокруг оси симметрии ).

Этим попыткам почти не уделялось внимания, т.к. считалось, что в неживой природе такое невозможно. Но группа Д.Шехтмана смогла получить сплав Al и Mn с симметрией 5 порядка. Это была настоящая сенсация. Некоторое время спустя было обнаружено и синтезировано множество аналогичных структур, состоящих, как правило, из атомов металлов и (иногда) кремния, названных квазикристаллами.

Кристаллы используются человеком на протяжении веков, но в наши дни они особенно часто встречаются в повседневной жизни. Вот некоторые примеры:
Использование кристаллов

Кристалл кварца используется в телефонных трубках. Если на пластинку из кварца воздействовать механически, то в ней в соответствующем направлении возникнет электрический заряд. В трубке микрофона кварц преобразует механические колебания воздуха, вызванные говорящим, в электрические. Электрические колебания в трубке Вашего абонента преобразуются в колебательные, и, соответственно, он слышит речь. Также с недавнего времени кристаллами украшают и сами телефоны и другие вещи личного пользования.

Сейчас практически в каждом доме есть жидкокристаллический телевизор, монитор, или калькулятор. Ещё, с недавних времён, ж/к мониторы стали появляться и автомобилях.

Искусственно выращенные алмазы используются для изготовления дисков для высокочастотных пил.

Кристаллами украшают ногти в салонах красоты. Из них даже делают картины.

Ну а самое частое применение кристаллов наблюдается в ювелирном деле.

Вывод:
Благодаря этому проекту мы узнали, что кристаллы очень широко используются в повседневной жизни и технике, а также изучили некоторые их разновидности.

Сайты:
http://www.nanometer.ru
http://www.marsiada.ru
http://ru.wikipedia.org