Популярные Нано Технологии

Размещение материала

Для размещения материала в данном разделе заполните пожалуйста эту форму.

Кадры

Фотогалерея

Аналитика

Истоки открытия фуллеренов: эксперимент и гипотеза / 22.11.2010

© Р.Ф.Керл

Источник: Успехи физических наук

Нобелевская лекция. Стокгольм, 7 декабря 1996 г.

Модель роста частиц сажи, основанная на спиральных икосаэдральных оболочках. Рост второй оболочки почти полностью завершен

Несколько ученых в далеко отстоящих друг от друга частях света предвидели возможность существования класса каркасных соединений углерода, известного теперь как фуллерены, и в частности С60, задолго до того, как мы приступили к своей работе. Наиболее ранняя ссылка в этой области относится, по-видимому, к несколько эксцентричному предложению Джонса. Согласно ему гигантские каркасные молекулы углерода (которые мы будем называть гигантскими фуллеренами) могут быть синтезированы в результате внедрения дефектов в графитовый слой, что позволит ему свернуться и стать замкнутым. Он полагал, что такие молекулы должны проявлять уникальные свойства, в частности иметь очень низкую плотность. Несколько позднее он догадался, что требуемые дефекты должны иметь форму пятиугольника.

Первым человеком, представившим молекулу С60 в виде усеченного икосаэдра, был, по-видимому, Осава. Он угадал структуру С60, когда, размышляя над структурой кораннулена (С20Н10) (которая представляет собой центральный пятиугольник, составленный из атомов углерода, окруженный пятью шестиугольниками), остановил взгляд на футбольном мяче сына и представил себе ту же модель молекулы. Немного позднее в Советском Союзе был выполнен гюккелевский расчет π-электронов для этой молекулы, повторенный несколько лет спустя в США в рамках большой статьи. Гюккелевские расчеты были вновь повторены Хэйметом, который исследовал проблему устойчивости молекулы.

Орвил Чепмен, специалист в области органического синтеза, в начале 80-х годов принял вызов и всерьез занялся синтезом С60 в форме усеченного икосаэдра. Он получил на эти цели финансирование от Национального научного фонда и вместе с несколькими дипломниками поставил задачу полного синтеза С60. Для традиционных методов органического синтеза этот проект оказался дерзким вызовом, и такая программа полного синтеза С60 до сегодняшнего дня не выполнена.

Эти гипотезы относительно С60 были основаны на хорошей химической интуиции, подкрепленной квантово-химическими расчетами. Из этих догадок следовало, что С60 в форме усеченного икосаэдра может быть химически стабильным соединением, синтезировав которое можно с ним обращаться, как с любым другим веществом.

Эксперимент

Когда в конце августа 1985 г.мы приступили к своим экспериментам с кластерами углерода, то совершенно не учитывали перечисленных выше догадок. Наш проект исследований углеродных кластеров был предпринят с целью опеделить, может ли углеродная цепочка типа HC7N (обнаруженная радиоастрономами в межзвездной среде) быть синтезирована в результате смешивания углеродного пара с подходящим реагентом типа аммиака, и выявить условия, необходимые для изучения низкотемпературных электронных спектров компаундов из углеродных цепочек методами резонансной двухфотонной ионизации. Исследование спектров углеродных цепочек было инициировано предположением Дугласа, согласно которому электронное поглощение длинных углеродных молекулярных цепочек Cn (n=5-15) может являться источником межзвездных диффузных полос. Результаты работы по получению углеродных молекулярных цепочек были в конце концов опубликованы, однако исследование спектров углеродных цепочек, по существу, и не начиналось.

Я не хочу здесь детально разбирать эксперименты, выполненные нами в августе и сентябре 1985 г. и приведшие нас к убеждению, что усеченный икосаэдр С60 (бакминстерфуллерен) образуется самопроизвольно при конденсации углеродного пара. Это было сделано двумя из пяти участников события, а также авторами двух книг, посвященных истории открытия фуллеренов. Авторы этих книг консультировались с каждым из нашей пятерки и, на мой взгляд, сделали все возможное для восстановления тех событий на основе воспоминаний.
 

Читать далее

TOP100 самых популярных
аналитических обзоров
за месяц
Место Наименование Показов

Авторизация

логин
пароль
Регистрация Забыли пароль?

Реклама нефтегаз

Анонсы событий