Фуллерены

Фуллерены - особая форма углерода, которая вна­чале была открыта в научных лабораториях при попыт­ке моделировать процессы, происходящие в космосе, а позднее обнаружена в земной коре. О значении откры­тия говорит тот факт, что ученые, занятые разработкой этой темы, получили в 1997 году Нобелевскую премию.

Чтобы понять природу чудодействия шунгита, необходимо немного более подробно рассмотреть свойства фуллеренов. До недавнего времени считалось, что углерод имеет только три формы существования - алмаз, графит и карбин. Эти вещества отличаются своим строением.

Каждый атом углерода в структуре алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат че­тыре ближайших атома. Такая структура определяет свойства алмаза как самого твердого вещества, извест­ного на Земле.

Атомы углерода в кристаллической структуре гра­фита формируют шестиугольные кольца, образующие, в свою очередь, прочную и стабильную сетку, похожую на пчелиные соты. Сетки располагаются друг над другом слоями, которые слабо связаны между собой. Такая структура определяет специфические свойства графита: низкую твердость и способность легко расслаиваться на мельчайшие чешуйки.

А вот молекула фуллерена представляет сферическую поверхность, которая образована из шестиугольников и пятиугольников. Природой задана четкая последовательность этого соединения каждый шестиугольник граничит с тремя шестиугольниками и гремя пятиугольниками, а каждый пятиугольник граничит только с шестиугольниками. Атомы углерода, образующие сферу, связаны между собой сильной связью.

Благодаря своему шарообразному строению фуллерены оказались идеальной смазкой. Они катаются, слов­но шарики размером с молекулу между трущимися по­верхностями. Комбинируя внутри углеродных шаров разные атомы и молекулы, можно создавать самые фантастические материалы.

Фуллерены можно использовать в медицине, ракетном строительстве, в военных целях, электронике, оптикоэлектронике, машинном производстве, в производстве технической продукции, компьютеров и др., и во всех случаях рабочие параметры оборудования значительно улучшаются, качество повышается, технологии становят­ся более эффективными и простыми.

Например, американские исследователи разработа­ли технологию, которая позволяет на любую поверхность нанести тончайшие элементы солнечных батарей - они представляют собой многослойную полимерную пленку, содержащую все те же фуллерены. Такие элементы обладают пока примерно в четыре раза более низким коэффициентом полезного действия, чем традиционные ба­тареи на основе кремния, но они значительно проще и дешевле в производстве. Возможно, уже в ближайшем будущем промышленность начнет выпускать солнечные батареи рулонами - как обои.

А в одном из университетов Швеции в ходе опытов с фуллеренами неожиданно для самих ученых был получен слоеный материал, напоминающий фольгу, проложенную тонкими слоями бумаги. Прозрачный и гибкий материал оказался магнитом и сохранял свои свойства при температуре свыше 200 градусов. Его вполне возможно использовать для создания компьютерной памяти с помощью записи лазерным лучом. Благодаря этому достигается очень высокая плотность носителя информации.

Большие надежды связаны с применением фуллеренов в медицине. Почти идеальная сферическая струк­тура молекулы фуллерена и микроскопический размер (диаметр 0,7 нм), позволяют ученым рассчитывать на то, что эти молекулы смогут создать механическое препятствие для проникновения вирусов в клетки зараженного организма. Обсуждается также и идея создания проти­вораковых препаратов на основе водорастворимых соеди­нений фуллеренов с внедренными внутрь радиоактивны­ми изотопами. Введение такого лекарства в ткань позволит избирательно воздействовать на пораженные опухолью клетки, препятствуя их дальнейшему размно­жению. Пока основное препятствие на пути разработок связано с нерастворимостью молекул фуллеренов в воде, затрудняющей их прямое введение в организм.

Другое препятствие - высокая цена искусственных изотопов. Стоимость фуллеренов высшего сорта состав­ляет около 900 долларов США за грамм, более низкого качества - около 40 долларов за грамм в зависимости от степени чистоты фуллеренов.

Эти «недостатки» искусственных фуллеренов иску­пают фуллерены природные, которые были обнаружены в земной коре после открытия уникального вещества в научных лабораториях.

Впервые о земном существовании уникального ве­щества научный мир узнал после того, как один из быв­ших советских ученых исследовал в Аризонском универ­ситете (США) образцы карельских шунгитов, и, к удивлению, обнаружил там углеродные глобулы с фуллеренами. После этого и начался интенсивный поиск других пород, содержащих фуллерены, возникли вопросы об их происхождении на Земле.

Позднее земные фуллерены были найдены в Кана­де, Австралии и в Мексике - и в каждой из этих стран они были обнаружены на местах падения метеоритов. При этом некоторые фуллерены были заполнены: внут­ри оболочек находились атомы гелия. Странным оказался тот факт, что фуллерены хранили не гелий-4 - изо­топ, который обычно присутствует в земных породах, а редкий для Земли изотоп гелий-3.

По мнению ученых такие фуллерены могли образоваться только в космических условиях, в так называемых углеродных звездах или в ближайшем их окружении.

Удалось определить время появления исследованных фуллеренов на Земле. Кратер от падения канадско­го метеорита образовался около двух миллиардов лет назад, в архейскую эру, когда Земля еще была безжиз­ненна, «безвидна» и «пуста». Другие фуллерены были на границе отложений пермского и триасового периодов, их возраст оценен в 250 млн. лет. Именно тогда в Землю врезался гигантский астероид, вызвавший катастрофи­ческие разрушения.

А что касается шунгитовых пород, то логично предположить, что именно наличием фуллеренов в шунгите стали объяснять целебное действие открытых в 1714 г. Марциальных вод и «Царевненого источника».