Фуллерены - уникальные химические соединения
Открытие фуллеренов имеет свою предысторию: в 1966 году Дэвид E. Джонс в журнале «New Scientist» в колонке «Дедал» описал свою работу по моделированию замкнутых сфероидальных молекул из графитовых слоев свернутых своеобразным образом. Возможность существования таких молекул была предсказана в 1971 году в Японии физхимиком–органиком Е.Осавой и теоретически обоснована в 1973 году в СССР Д.А. Бочваром и Е.Г. Гальпериным, которые доказали устойчивость молекул данного типа. За открытие фуллеренов Крото, Смолли и Керлу в 1996 году была присуждена Нобелевская премия в области химии.
В настоящее время искусственный синтез является единственным способом получения фуллеренов. В течение ряда лет эти соединения интенсивно изучаются в научных лабораториях различных стран, с целью установить условия их синтеза, варианты строения, физико-химические свойства и возможные области применения фуллеренов. В настоящее время известны фуллерены от С60 до С540.
Установлено, что фуллерены в значительном количестве содержатся в саже, образующейся в дуговом разряде на графитовых электродах — их раньше просто не замечали, встречаются фуллерены и в природных минералах – шунгитах, в которых доля фуллерена составляет сотую доля процента. Минерал шунгит является на сегодняшний день самым перспективным сырьем для производства фуллеренов.
Интересны физико-химические свойства фуллеренов.Фуллерены и пленки из них представляют собой полупроводники и обладают фотопроводимостью.
Уникальные физико-химические и структурные свойства фуллереновых соединений позволяет говорить о перспективной отрасли неорганической и органической химии - химии фуллеренов.
На основании вышеуказанных физико-химических свойств можно определить области применения фуллеренов.
Так обсуждаются пути использования фуллеренов для создания фото- и оптоэлектронных приборов, катализаторов роста кристаллов, производство алмазных и алмазоподобных пленок, сверхпроводников, а также в качестве основы для тонеров копировальных машин.
Рассматривается вопрос применения фуллеренов для синтеза материалов, в том числе металлов и сплавов, с новыми уникальными физико-химическими свойствами.
Интересна идея применения фуллеренов для производства аккумуляторных батарей, основанных на реакции присоединения водорода. Такие батареи способны запасать в пять раз больше удельного количества водорода, чем существующие никелевые аналоги. Батареи на основе фуллеренов более эффективны, имеют малые весогабаритные показатели, а также по сравнению с аккумуляторами на основе лития более экологически чисты.
Некоторые растворы фуллеренов в неполярных растворителях, открывают возможность использования фуллеренов в качестве основы затворов- ограничителей интенсивности оптических, в том числе лазерных излучателей.
Рассматривается вопрос об использовании фуллеренов качестве базовых элементов в создании запоминающих устройств со сверхвысокой плотностью информации.
В настоящее время фуллерены и фуллеренсодержащие продукты уже применяются в качестве присадок для топлива и смазочного материала.
Фуллерены являются экологически чистым продуктом, они не распознаются живым организмом как чужеродное вещество, а молекула в гидратированной форме вообще не токсична. Найденные условия синтеза противовирусных и противораковых средств на основе фуллеренов, открывают перспективы использования вещества в медицине и фармакологии, однако существует ряд трудностей при решении этих проблем, одна из них создание водорастворимых нетоксичных соединений фуллеренов, которые могли бы вводиться в организм человека и доставляться кровью в орган, подлежащий фармакологическому воздействию.
О свойствах и применении фуллеренов, а также о характеристиках минерала шунгита, который содержит фуллерены, можно прочитать на сайте www.shungit-stroy.ru. Производство фуллеренов налажено в России, Украине, США, Японии, Франции, Венгрии и Молдове. Фуллерены производятся в различных модификациях от С60 до С84.
Рынок фуллеренов определяется ценой на конечный продукт. Так цены на фуллерены колеблются с 23 USD за 1 гр. С60 чистотой 99% до 990 USD за 1 гр. N-этил-полиамина С60 . Как видно выше рынок фуллеренов связан дороговизной их производства, вызванной трудоемкостью получения фуллереновой смеси и выделения из нее отдельных составляющих.
Вместе с тем, использование фуллеренов, несмотря на их нынешнею дороговизну, позволяет уже сейчас говорить об экономической эффективности применения фуллеренов в промышленности.