Млечный путь № 4 2016

Графен — двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом, находящихся в sp²-гибридизации и соединенных посредством у- и р-связей в гексагональную двумерную кристаллическую решетку. Его можно представить как одну плоскость графита, отделенную от объемного кристалла.

В 2010 г. Константин Гейм и Андрей Новоселов были удостоены Нобелевской премии по физике «За новаторские эксперименты по исследованию двумерного материала графена».

Листы графена могут сворачиваться в нанотрубки и образовывать сферические фуллерены.

Нанотрубки и фуллерены как производные графена.

Ист. рис http://elementy.ru/news/430857

Углеродные нанотрубки – протяженные цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров состоящие из одной или нескольких свернутых в трубку графитовых плоскостей (графенов).

Они образуются, например, на поверхности графитового катода в электрической дуге между графитовыми электродами в атмосфере гелия. Отдельные нанотрубки достигают в диаметре 100 мкм. В зависимости от того, под каким углом была «свернута» графеновая плоскость при построении нанотрубки, результирующий материал имеет различные электрофизические свойства. Он может быть как металлом, так и полупроводником с заданной шириной запрещенной зоны.

Нанотрубки – это наиболее бурно развивающееся направление применения нанохимических конструкций. Уже есть сообщения об осуществляющемся применении углеродных нанотрубок в электронике, химическом катализе, медицине и других областях. Использование телескопических нанотрубок в наномеханике позволяет решить проблему не только передачи вращательного момента (что мы уже видели на примере ротаксанов), но и точно регулировать возвратно-поступательное перемещение деталей наномашин: В научно-исследовательском центре Эймса произведено присоединение молекулы бензола к внешней стороне нанотрубки для образования зубьев шестерни:

Шестереночная передача на базе нанотрубок

Сегодня практическая реализация конструкторских идей нанотехнологических устройств уже выходит на уровень массового производства. Так, на основе телескопических нанотрубок, еще в 2007 г. началось освоение в Швейцарии технологии серийного производства наноподшипников.

Фуллерены - новая аллотропная модификация углерода: полые сфероидальные молекулы Cn, образующие молекулярные кристаллы.

С химической точки зрения фуллерены – это сборка sp²-гибридизированных атомов углерода, которая включает в себя 12 пятичленных колец и (n/2-10) шестичленных. Фуллерены можно рассматривать и как продукт разрушения графеновой решетки пятичленными дислокациями.

Фуллерен С₅₄₀

Простейшим стабильным фуллереном является фуллерен С₆₀. Из-за большой внутренней полости фуллерены могут использоваться и как «грузовые емкости», и как сферические «колеса». В университете Райса (Техас) создано реальное транспортное устройство наномасштаба – «нанокар» – наноструктуры с четырьмя «колесами» из молекул фуллерена С₆₀ и «осью» из полифенилацетилена по поверхности Au(Ш). Движение «наномашины» регистрируется сканирующим туннельным микроскопом.³

Нанокар

Как видим, Г. Альтов ошибся всего на 7 лет – не в 1998 году, а в 2005 году атомных размеров колесо поехало по поверхности кристалла…

Стихи

Артем АРИНУШКИН

***