ФУЛЛЕРЕН

Аллотропная модификация углерода, часто называемая молекулярной формой углерода, включающая целый ряд атомных кластеров C_n (n = 20-540).

Фуллерены C_n с n < 60 мало устойчивы. Наибольшую стабильность имеет фуллерен C₆₀ со структурой правильного усеченного икосаэдра, как следствие - это наиболее распространённая и изученная молекула из всего семейства фуллеренов. В молекуле фуллерена C₆₀ атомы углерода образуют замкнутую полую сферическую поверхность, состоящую из 5- и 6-членных колец, причем каждый атом имеет координационное число, равное трем, и находится в вершинах двух шестиугольников и одного пятиугольника. Формирование замкнутой сферической структуры происходит благодаря внедрению 5-членных колец в гексагональные графитовые плоскости. Пятиугольник, встроенный в графитовую плоскость, индуцирует ее искривление на 30 ?, поэтому во всех фуллеренах имеется 12 пятиугольников, что обеспечивает замкнутую поверхность, и n шестиугольников.Таким образом, все эти молекулы отличаются друг от друга количеством шестиугольников.

Фуллерены получают электродуговым, электронно-лучевым или лазерным распылением графита в атмосфере He при давлении газа ~10⁴ Па. Образующаяся сажа конденсируется на холодной поверхности реактора, собирается и обрабатывается в кипящем толуоле, бензоле, ксилоле или других органических растворителях. После выпаривания раствора образуется черный конденсат, который примерно на 10-15 % состоит из смеси фуллеренов C₆₀ и C₇₀ в отношении 3:1 и содержит около 2 вес.% более тяжелых фуллеренов.

Введением во внутреннюю полость фуллерена атома какого-либо металла получают эндоэдральные фуллерены M@C_n, присоединением функциональных групп по двойным связям фуллерена получают экзоэдральные фуллерены C₆₀X_n (X = H, I, Br, Cl, F, -CF₃ n = 2-48), замещением углерода атомами другого сорта получают замещенные фуллерены (например, C₅₉B, C₄₈N₁₂, C_59-2nFe, где n = 0-10 или C_{60, 70}M_x, где M = Rh, Ir и x = 3-15 для Rh и x = 2-5 для Ir).

• Гусев Александр Иванович, д.ф.-м.н.
• Гольдт Илья Валерьевич, к.х.н.

1. Гусев А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. Изд. 2-е, исправленное и до-полненное. Москва: Наука-Физматлит, 2007. 416 с.
2. Gusev A.I. Rempel A.A. Nanocrystalline Materials. - Cambridge: Cambridge International Science Publishing, 2004. - 351 p.
3. Сидоров Л.Н., Юровская М.А., Борщевский А.Я., Трушков И.В., Иоффе И.Н. Фуллерены. - Москва: Экзамен, 2005 - 687 с.