Фуллерен, как элемент нанотехнологии

1.

2.

Фуллерен, бакибо́л,
или букибо́л — молекулярное
соединение, принадлежащее
классу аллотропных форм
углерода и представляющее
собой выпуклые замкнутые
многогранники, составленные
из чётного числа
трёхкоординированных атомо
в углерода. Своим названием
фуллерены обязаны
инженеру и
архитектору Ричарду
Бакминстеру Фуллеру, чьи
геодезические конструкции
построены по этому
принципу.

3.

В 1985 году группа исследователей —
Роберт Кёрл, Харольд Крото, Ричард
Смолли, Хис и О’Брайен — исследовали
масс-спектры паров графита,
полученных при лазерном облучении
(абляции) твёрдого образца, и
обнаружили пики с максимальной
амплитудой,
соответствующие кластерам,
состоящим из 60 и 70 атомов углерода.
Они предположили, что данные пики
отвечают молекулам С60 и С70 и
выдвинули гипотезу, что молекула
С60имеет форму усечённого икосаэдра
симметрии Ih. Полиэдрические кластеры
углерода получили
название фуллеренов, а наиболее
распространённая молекула С60 —
бакминстерфуллерена, по имени
американского
архитектора Бакминстера Фуллера,
применявшего для постройки куполов
своих зданий пяти- и шестиугольники,
являющиеся основными структурными
элементами молекулярных каркасов
всех фуллеренов.

4.

После получения в лабораторных
условиях молекулы углерода
были найдены в некоторых
образцах шунгитов Северной
Карелии в фульгуритах США и
Индии, метеоритах и донных
отложениях, которым 65
миллионов лет.
На Земле фуллерены образуются
при горении природного газа и
разряде молнии. Летом 2011
года были опубликованы
результаты исследований проб
воздуха над Средиземным
морем: во всех 43 образцах
воздуха, взятых
от Барселоны до Стамбула,
были обнаружены фуллерены.
Фуллерены в больших количествах
были обнаружены и в космосе:
в 2010 году в виде газа, в 2012
году — в твёрдом виде.

5.

Конденсированные
системы, состоящие из
молекул фуллеренов,
называются фуллерита ми. Наиболее изученная
система такого рода —
кристалл С60, менее —
система
кристаллического С70.
Исследования
кристаллов высших
фуллеренов затруднены
сложностью их
получения.

6.

Фуллерены, несмотря на
отсутствие атомов
водорода, которые
могут быть замещены
как в случае
обычных ароматических
соединений, всё же
могут быть
функционализированы
различными
химическими
методами. Например,
успешно были
применены.

7.

Создание новых лекарств
Фуллерены могут быть также использованы в
фармакологии для создания новых лекарств. Так, в 2007
году были проведены исследования, показавшие, что эти
вещества могут оказаться перспективными для
разработки противоаллергических средств.
Борьба с ВИЧ
Различные производные фуллеренов показали себя
эффективными средствами в лечении вируса
иммунодефицита человека: белок, ответственный за
проникновение вируса в кровяные клетки — ВИЧ-1протеаза, — имеет сферическую полость диаметром
10 Ǻ, форма которой остается постоянной при всех
мутациях. Такой размер почти совпадает с диаметром
молекулы фуллерена. Синтезировано производное
фуллерена, которое растворимо в воде. Оно блокирует
активный центр ВИЧ-протеазы, без которой невозможно
образование новой вирусной частицы.