Фуллерены

Цель работы:
Исследование фуллереновых структур , встречающих в природе и применяющихся в технике.
Задачи:
1. Изучить аллотропные модификации углерода.
2. Ознакомиться с историей открытия фуллеренов.
Найти фуллереновы структуры в природе и архитектуре.
Собрать информацию о получение фуллеренов и изучить формирование фуллерена из фрагментов.
Создание модели фуллереновой структуры из конструктора.
6. Исследовать возможность применения фуллеренов

Классификация аллотропов углерода
Аллотро́пия (от др.-греч. αλλος — «другой», τροπος — «поворот, свойство») — существование одного и того же химического элемента в виде двух и более простых веществ, различных по строению и свойствам.

Фуллерен С60 и его аналоги
Фуллерены (англ. fullerene) — класс химических соединений, молекулы которых состоят только из четного количества атомов углерода. Химически стабильные замкнутые поверхностные структуры углерода, в которых атомы углерода расположены в вершинах правильных шестиугольников или пятиугольников, регулярным образом покрывающих поверхность сферы или сфероида.

История открытия фуллеренов
Рис. 3. Установка лазерного испарения (Ричард Смолли)
Рис. 4. Масс-спектр фуллеренов
Нобелевская премия по химии 1996 г. была присуждена Роберту Керлу, Гарольду Крото и Ричарду Смолли за открытие фуллеренов (1985 г.)

Фуллереновые структуры в природе (Геккель мор жив)

Фуллереновые структуры в природе

Рис. 2. Экспо-67. Монреаль. По проекту Фуллера
Гостевой дом
Купольные конструкции архитектура: Г. А. Цвингман. Основные типы куполов, их конструкция и архитектура. 1936
Фуллереновые структуры в архитектуре

Получение фуллеренов
Буферный газ - гелий под давлением 10 атм. Через электроды пропускался переменный ток f=60 Гц, I=100÷200 А, U=10÷20 В.
Дуга фуллереновая — дуговой метод получения фуллеренов, основанный на термическом разложении графита при электролитическом нагреве графитового электрода или лазерном облучении поверхности графита.

Формирования фуллерена из фрагментов
Схема образования фуллерена С60 согласно модели “сборки из колец”
Схема роста углеродного кластера, учитывающая следующие этапы: цепочка-кольцо-трёхмерный полициклический кластер-трансформация в фуллерен. Показаны различные возможности образования трёхмерного полициклического кластера: (а)цепочка+кольцо –трёхмерный трёхциклический кластер-трёхмерный полициклический кластер;(б) два кольца-плоский бициклический кластер-трёхмерный полициклический кластер;(в) три кольца – плоский трёхциклический кластер-трёхмерный полициклический кластер

Разновидности фуллеренов

Инкапсулированный фуллерен
В 1985 году, в самом начале истории фуллеренов, английский ученый Г. Крото высказал предположение о том, что внутрь фуллереновой сферы можно помещать атомы различного сорта.

Применение фуллеренов
Аккумуляторные батареи
Оптические затворы
Запоминающей среды со сверхвысокой плотностью информации
Присадки для ракетного топлива, смазочные материалы
Противораковые медицинские препараты
Фотоприемники и оптоэлектронные устройства
Катализатор роста, алмазных и алмазоподобных пленок
Краситель для копировальных машин
Синтез металлов и сплавов с новыми свойствами

Фуллерен содержащие полимеры
Химия фуллеренов — научно-практическое направление химии, занимающееся созданием и изучением класса фуллеренов. По концепциям и методам исследования во многом принципиально отличается от традиционной химии.

Применение фуллеренов в медицине:
Фуллерены в виде капсул.
Возможности этих наношариков поистине неисчерпаемы и не ограничиваются борьбой только со свободными радикалами. Фуллерены способны создавать целые комплекты биоактивных соединений. Заполнив полость фуллерена целительным веществом, можно этот шарик, как в лузу, загнать в необходимую точку. Такие фуллерены, шутливо названные фаршированными, могут быть использованы для доставки антибиотиков, витаминов и гормонов к больным клеткам.