Web design by Aleksey D. Zolotarenko | Contact Us




предыдущая страница                                              следующая страница



Глава 2. Методы получения фуллеренов

Принято считать, что образование фуллеренов из паров графита протекает по схеме, представленной на рис. 2.1 [1-9].





Рис. 2.1. Схема получения фуллеренов.

Рост фуллерена из кластера углерода можно представить как последовательное присоединение к нему небольших фрагментов углеродного пара (рис. 2.2). В работах, посвященных теоретическому рассмотрению механизма роста фуллеренов, предполагается, что процесс идет через присоединение частиц из двух [10, 11] или из трех атомов углерода [12]. В [13] считают, что формирование фуллеренов происходит путем "слипания" возбужденных кластеров с последующим развалом на два осколка разной массой.

2.1. Лазерный метод синтеза фуллеренов

В предложенном Р. Смолли способе синтеза фуллеренов для испарения графита используется импульсный лазер [1, 14]. Схема установки лазерного синтеза приведена на рис. 2.3. Сфокусированный луч неодимового квантового генератора разогревает поверхность вращающегося графитового диска. Образующиеся пары углерода уносятся потоком гелия. Последний подается под давлением 10 бар через пульсирующий клапан. Пучок образующихся кластеров осаждается на стенках вакуумной камеры. Анализ получаемых продуктов проводится масс-спектрометром.



Рис. 2.2. Рост фуллерена С60 из фрагментов углеродного пара.



Рис. 2.3. Генератор кластеров, сконструированный Смолли.

предыдущая страница                                              следующая страница




От авторов


Издание настоящей книги стало возможным благодаря реализации договора о творческом сотрудничестве между Институтом проблем материаловедения Национальной академии наук Украины и Институтом проблем химической физики Российской академии наук в рамках выполнения совместной программы “Фуллерены и атомные кластеры”.
За последние 10 лет наблюдается бурный рост потока информации в области знаний фуллереноподобных материалов, открытых в 1985 году. Задача, которую поставили авторы перед собой, состояла в том, чтобы обобщить эту информацию и в сжатой форме изложить основные представления о новом классе углеродных материалов. Из огромного информационного потока по фуллеренам, нанотрубкам и кластерам, а это десятки тысяч источников: книг, патентов, научных и популярных статей, был взят тот минимум, который позволил бы неискушенному читателю войти в мир углеродных наноструктур с его специфическими особенностями. Большой интерес среди ученых вызывает особенность строения фуллеренов, обусловленная их сферичностью. Завершенность элементарной структурной единицы, по сравнению с бесконечными кластерами атомов в карбине, графите и алмазе, обусловливает уникальную способность фуллеренов растворяться в растворителях. Это единственная растворимая форма углерода.
Фуллерены - интересный объект исследований во многих областях науки - физике, химии, геологии, биологии, медицине, материаловедении и других. Благодаря наличию у молекулы фуллерена большого количества атомов углерода открываются неограниченные возможности синтеза миллиардов новых соединений с новыми свойствами, а значит и новыми возможностями. Разработка и использование материалов, обладающих сложным комплексом физико-химических свойств, являются одной из основополагающих предпосылок создания техники XXI века. И фуллереноподобные материалы обладают всеми качествами, необходимыми для того, чтобы стать основой материалов будущих разработок. В настоящее время мы стоим только на стартовой черте изучения фуллереноподобных материалов и материалов, получаемых на их основе. Перспективы использования их безграничны.
Данные, представленные в четвертой главе этой книги, демонстрируют одну из блестящих возможностей использования этих материалов. Благодаря компактному и безопасному хранению водорода в фуллереноподобных материалах и материалах, полученных на их основе, становится экономически обоснованным и реальным переход человечества от эры использования запасавшейся миллионами лет солнечной энергии в виде ископаемых топлив к эре солнечно-водородного будущего: непосредственного преобразования солнечной энергии и применения водорода в качестве экологически чистого топлива и энергоносителя. Это будущее видится еще более оптимистичным, если учесть, что источником водорода является вода, которой достаточно на всех континентах и во всех странах. То есть снимается вопрос о странах, богатых топливом и бедных с энергетической точки зрения. Солнечной энергии хватит всем.
Надеемся, что эта книга станет для многих первой ступенькой в познании области науки о фуллеренах, пробудит интерес и желание узнать больше, шагнуть вперед и изучить неведомое.
Заранее приносим свои извинения за возможные опечатки. Мы с удовольствием и благодарностью примем все критические замечания и комментарии. Авторы благодарят В.Б. Черногоренко, А.П. Помыткина, Н.Ф. Гольдшлегер и А.П. Моравского за помощь в написании некоторых глав, а также благодарят О.И. Билык, Д.М. Мильто, Е.А. Лысенко за помощь в наборе и редактировании текста и иллюстраций.