Фуллерены (fullerenes)

Свойства

Фуллериты и фуллереновые пленки обладают полупроводниковыми свойствами с шириной запрещенной зоны 1,2 – 1,9 эВ. При облучении видимым светом их электрическое сопротивление уменьшается.

Пленки из С60, легированные калием, обладают

сверхпроводящими свойствами при температуре ниже 19 К. Самая высокая температура перехода в сверхпроводящее состояние (38 К) зафиксирована для

фуллерида цезия, Cs3C60. Механизм сверхпроводимости в такого рода соединениях пока не выяснен.

Фуллерены (fullerenes)

Свойства

Будучи неполярным, фуллерен очень плохо растворим в воде и гораздо лучше (несколько граммов на литр) - в неполярных органических растворителях. Это единственная аллотропная форма углерода, которая хоть

в чем-то растворима! В составе молекулы фуллерена С60

30 двойных связей, что приводит к высокой реакционной способности. С момента открытия фуллерена уже получены десятки тысяч соединений на его основе, поэтому можно считать, что фуллерен стал одним из основных строительных блоков органической химии. Плохая растворимость фуллерена снимается путем химической модификации поверхности сферы и присоединения к ней гидрофильных групп. Так, шестиосновная кислота, полученная из фуллерена, обладает растворимостью до 70 г/л. Другой способ повышения растворимости фуллерена в воде - использование поверхностно-активных веществ.

Фуллерены (fullerenes)

Применение

На основе фуллеренов созданы электрохимические сенсоры для обнаружения ионов, твердые ион-селективные электроды, монослои, генерирующие ток при облучении, катализаторы для реакций окисления органических веществ. Производные фуллерена легко проникают через биологические мембраны, поэтому используются в качестве меток и индикаторов в медико-биологических исследованиях. Фуллерен легко присоединяет свободные радикалы и может выполнять в организме роль антиоксиданта. Эндоэдральные соединения, в которых внутри фуллерена заключен радионуклид, можно использовать при создании противораковых препаратов. Создан новый композитный материал на основе фуллеренсодержащей сажи и гидрида магния, который способен обратимо поглощать рекордные количества водорода и может служить хранилищем этого газа в энергетических установках.

Алмазоиды (наноалмазы)

Общие сведения

Алмазоид - гидрокарбонат, в котором атомы углерода обладают конфигурацией электронных орбиталей sp3, как в алмазе. В природе алмазоид встречается в сырой нефти в виде молекул низших гидрокарбонатов - адамантана (C10H16),

диамантана (C14H20) и триамантана (C18H24). Этим материалам

присущи такие базовые характеристики природного алмаза, как модуль Юнга > 1050 ГПа, температура плавления выше 1800°С, плотность 3500 кг/куб. м. Любой предмет, изготовленный из них, будет иметь жесткость гораздо большую, нежели у аналогичного предмета из стали; более высокую температуру плавления; и, благодаря возможности изготовления волокон, будет гораздо легче аналогов из других материалов. Можно улучшить характеристики алмазоида, включив в его пространственную структуру различные добавки, получив материалы с различной электропроводностью, гибкостью и гидрофобностью.

Алмазоиды (наноалмазы)

Получение

-получение из природных алмазов физическими методами;

-синтез при сверхвысоких давлениях и температурах;

-электронно- и ионно-лучевые методы, использующие облучение углеродсодержащего материала пучками электронов и ионами аргона;

-химическое осаждение углеродосодержащего пара при высоких температурах и давлениях;

-детонационный синтез (при взрыве взрывчатки образуется достаточно высокая температура и давление для формирования наноалмазов)

Алмазоиды (наноалмазы)

Свойства и применение

Наноалмаз и алмазоидные пленки имеют широкие перспективы применения в различных устройствах электроники, MEMS и NEMS-устройствах (Micro (Nano) Electric Mechanical System), полевых транзисторах, электронно-лучевых устройствах и оптических компьютерах. Одним из основных современных применений наноалмазов является полировка электронных и оптических материалов для электроники, радиотехники, оптики, медицины, машиностроения, ювелирной промышленности. Составы на основе наноалмазов позволяют получить совершенную зеркальную поверхность твердых тел любой геометрической формы, не имеющую дефектов и дислокаций, с высотой шероховатости рельефа 2-8 нм. Применение наноалмазов существенно улучшает качество микроабразивных и полировальных составов, смазочных масел, абразивных инструментов, полимерных композитов, резин и каучуков, систем магнитной записи.

Алмазоиды (наноалмазы)

Свойства и применение

Введение наноалмазов в полимеры, резины и пластмассы увеличивает их прочность и износостойкость. “Алмазные“ шинные резины, устойчивые к проколам и перепадам температур, уже сегодня работают в условиях Крайнего Севера и в жарких пустынях. Наноалмазы

применяются в смазках, маслах и охлаждающих жидкостях. Алмазоид является перспективным материалом для изготовления медицинских наноинструментов и нанороботов. Поскольку их деятельность будет производиться внутри тела, необходимо, чтобы их поверхность была полностью биосовместима с тканями и клетками организма. Обычный алмаз отличается высокой биосовместимостью. Клинические испытания сравнительно грубой алмазной поверхности протезов и имплантантов показали, что она химически инертна, нетоксична для клеток, воспринимается лейкоцитами как “своя” и не вызывает воспалительных или патогенных процессов.