Г.А. Миронова - Конденсированное состояние вещества - от структурных единиц до живой материи. Т1 (1119317), страница 45
Текст из файла (страница 45)
В отличие от щхщатичш ских мОлекул двойные связи в фуллереиах лоизлиэаааны. В пентагозю есс связи атпчов углерода олннарные. а П-связи яогплнзоианы меж»у атомами С вЂ” С, обраэуюгними общие стороны между гексаганвми. Согласгю общепринятому опуелюению, фулперенам» называются заманутыа сферические многогранники, пеликан пестр жнные мз трижзы 276 Гл. у. Всжрод«ц о .
«упор»»с тиме ру муры ЧАСтб !! ызординнрзванных атомов углерава, цмшошик 12 пшпапюальнык и зуз-10 гсксагонвльнмх гран»Г, где л >20 — число ап моа углерода в мистере. Лн!бьж »руша шмк~йчыс сферические многограинньм, также пса«ком построенные нз трихшы коордззнирощзшьж атомов углнюла назыи»юге» «вязафуллсрсвамн. 5А.2. Сослинепни фуллеренов Эиер ця сродс'пш к элок дюну у фуллерен» Сп составляет (-2,65 »В), 'па у««зывает гж Шжтатсчно сгшьиые элшпргюсакцепгорные свойспж данньж ьзплекул Этот факг, а 'также наличие бо»ьшого зисла рсакшюнных аентрон, равное числу лвойных сввзей, пткрывэхтг шв«южности обрвзонвнвя новы\ соелансний — пзющводнмх фуллсрстюв — зштеь~ размещения атомов и ьголекул зм замкнутой углсродной сфере В пасто»ниц время изнешны слс«уюшие вилы )уллершювз — обычныс, занисыаасмые формулой Сл; — гсгсрсфуш1ерсны, в кс гсрых час ъ атомов угле!юлв, входящих в углеродгый к»раас молекуль1, эамешегю атом»ми друпщ элсменюв (например, аз»фуллерен (С Н)з)1 — экзоздравыше фуллерены — производные фуллсрегюв, в которых не »ходящие а углеродный «аркас атомы зпхошпся сн»руин (например, «овс(юд, галог сны, свободные р»пикапы н лр.]; — энвоэдР«льнме фУллсхены, Ыхпгпчасмые (М«0С«), в«Утуи «сто' рьж !школ»тех атомь или молекулы (м); — многсстшшыс фуллс(юны (как и ианотрубки), когда несжшько мо .
лекул фуллера ьов находятся опж в др> гой. 5.4.3. Эидоэдральпые фуллерены 1 Сусли эндоздральиых фуллеренов вылеза!стон дас группьс мета»лиф фуллер«зад содсрхпшие один и:вз несколько атомов ьпчаапа внутри уще." )юдзюго «арквса; н эзшоэдраяьные спели!юнна фуллеренов с атомамц инергнмк пцов и азою. Первые мезышсфуллерсны Е«ЮС „, с чрсзвычайгю «репкой связью моно« ляига«а с углсродным карщсом были обнаружены в 1985 газу нопалая «нутрь фулгерев». атом мсшлла перед»ет электрон щ упжролн>ю сфер>, превраппясь в положишлыю заряжелцый ион. Образуется 1, молекул» н»подобие "детской пырем>чали".
Среди мгзнометылофувперенов чаще всего образуются соединения со» ~ аз» М06Сы (например, Еа(НС«з на рис. 5 -8 68 димстэллофуллщюное —. МзФСм (См. См или См) (нппример, 5сзфС„> на рнс. 5-йа). Известен также тримегпшофугперен бсзФС«ь Прелполагаегся. что ппы металла играет раль своссбраззюй матрицы, н» «спорой идет сборка углеродного. аркаса. В бувушем версхтно булуг снющированы футглерены смсшанна; го типа с очетающне ншапис энда-, з«зо- и « стсрозаместнтелсй Сейчас . 6 Риа 5-8.
Зал лрц ° к ф> лср «с ЯзФСм (а) 1л е,Сп (6) уже получен фулле!жн МзНФС„«нутри которого находите» южстср Мзш, в т»нже ппсрсф>плерсн >.азФСт,Н'. в котором атом аюта замсщ»ет олин вз атомов >гиерон» н кар«нсе энлозлральнога фуллерена 5А.4 Электро«идя структур» эалвэлрвльных фуллеренов. Первые «иантовыс рвсн«щь про«вдовице в 1988 гаду на модельной струю>!ю (ж(ЕгСм указали на сушеспювание взаимодеГктвия мюкду 54- орбита»»ми азы~а»антвна н к-системой ущсрслного карпи».
На аснгп«- нии раси,тов, проведенных лля эвдозлрильньш соединений с 5с, У и ланньщ,ющщс (р с. 5 .8 б). В результате атомы щпхллов присбрегакп заряд ст «2 ло ь). При этом гкпснциал иониэации энлоздралыюй молекулы по сравнению с пустой моыкулой сиихшеюя, что, олмщ, нс приводит к понижению сродства к электро!0.
Сродство к электрону оказывается даже насколько выпи. то ссзь энлоэлралы ые молекулы легче отда~ш н охотнее приниммот пжктроны, чем п>етыс фулпермш. На рис. 5-9 покюано рюпрщелеиие элею)юиной плотности в экжпориальиом щчегаш мою«ух бсчуСез, бстѻѻь бс (»См. Проведены линии шзюмной плот«сети заряда с интер«алом 0,3ег«; им!виан с 0.)гЛХ . Меньшей электронной шюпюсти ° твсчают линии, находящиеся на большем удалении от центров атомов. В настоящее время известно, по более зрети элемент»» псрзюлнческой тзблины могут быть помещены внутрь молекулы С Фуллерсн,- внутрн которого распсловюн атом редкоземельного элемента (тсрбнй.
гадолиний, диспрозий), предстаелает собой эпемезмарный магнитный диполь, ориентацией которою можно упраюять внешним мшпзпным полем. Если для соэлани» запоминающей среды со сверхвысокой плопк 279 Чдсуб Н сп.ю ннформаони испольэовать фуллер«новые магнитные ««поли, распо. пожеиныс на ппаерхнгюги жесткого лиска «а расстоянии 5 «и яру! от круга, то пмпность записи лооп гнт фантаспгческого значения 4 1Огт бит!смэ. тогда, например, станет мпможнща эаписать на олпу диско у содержа«ие «сох к г, ю«анн х чело«снес оы с момсюя по««лепна мгнпгпечапшия. Рк 5-9. Ран|раап««по эае р юй яоп ющ э мтсрщ; ь«ом сс е«и ью э Щ(СС«г, йстОС, 5 ОСм Легированные фуллерены могут проявлять фср!юмагннтные саойстю.
В 1994 юлу получен ьгягкий орта ческий ферромягп«пгк См— !ДАЭ (ТДАЭ вЂ” тсгргаиытюммигаптнлен] с темюдатурой Кюри Г, = Нг К, а в 1992 гаду — леп ро аин й йолом н бромон, ферромагтю«к с Г,сЗОК 5.4.5. Молекулярное яещютво — фуллерит Молекулярный «р сталл иэ фуллеренов (тренг«я ф«П«п гери«толп»- чесп ««углерод«) — фуллерит бып получен н 1%О голу В.
Кретчмером и Д Р. Хоффманом в Инсппуге ядерной физики а г. Гейл«««бы)не (1"ермаиия) В отличаю пг ближайших "ро«стени«ко«" -- графит и алмаза фуллсрнт «шмется ьюлекулярной формой чистого упмропа, минимальным элемсэпом структуры которого служит не атом, а молекула — фуллер:н. Фуллсрит образуется гфгг термическом испарении графита и ппслслуюнгей ко«венсан н ьюлекул С,п при комнатной смпсрттуре. Эта пмрлос юшестао с гглпгноупакоюнгюй Г ЦК решеп ой (рис 5-10), молекулы фулпсрегю я мпором с««ханы аан-аер-яаальсоаскнни силами Раэмеры элементарной ячсйк ГЦК рсшспм молекулярного фуллер«- та более см в три раза превышмаг рпзмерг«аналоги«и х структур, построенных иэ атомов Сторона куба ГЦК решетки фуллсрнта составляет 1,42 нм, расс!о«ни« ьгежлу блигюйшньгп ссселяьги -1 нм, а ниаисгр каж«ой молекулы порнлю 0,7! нм Ври понижен и .теме«у« уры ло 249 К ГК К Нв и дыпюп суп«Рядо се щ.мэры фуллер«э испмгышют фаэосый переход парного рола, ор» котором ГЦК решетка пересцжггюсп» в простую «) бичссгбю.
а 6 Рю. 5-!а Э, с юпам кй«а П1К Рэк ГР. Оэмкрнш. М птты ОУЯ Ре Удивительной особеннпстью фуллер«та «слхегс«то, чп его молекулы — фуллерены при Т > 260 К постоянно арам«нося с большой частотой 10«с (п ! = ЗООК). Вращение эамсюяегся при уменьшении темперас прн налетел турм, а прн июких температурах Т < 260 К полностью "аымораж Тае яый фуллернт я«ляется пппупрово«анкам с шириной эапрешен- Р ной м тя -2 эВ прн коьгнатной темпсрюуре.
5 фб. Фу«перилы Фуюмргпюми наты««нося протвволные фуплсритя. Фуллерилы МэСг щелочных ютв~лоа (К, Кй, Сх) щеют гранспегприрояанную «) «бчсскую !жшсп;у, а МьСм — обьемно-центрирован«ум куб ческую. В груллерплак Г р своа лгг «д пт ии ммнп а н ллс нп н п и ски йоин ы более снльнюг, чем Ван-лер-Ваальсомжая, что я«ляется причиной отсутствия прмюпгльного л«итксн я фуллерсгюя. Атомы металла псслсиосательно эа олняюг пуштпы — - иску!пня в ГЦК решспм Сг„. Сначала эапалимотся бблысие по объему пустоты (рис. 5-10 я) — октаэлрнческпе, кторых прнхопитьс» 4 на одну алеман.
.щрную я с у й ГЦК, ющм — тстраэар чссюю, которык нас гп юпгсх в па а риза бояыпе — й тм юсмегггарную пчейку (рис. 5 — ГО 6). Ес ти эапопнхнпся асс оьтаэлри сеяло мс«у!ель», то «рисщллу сспщсгств)ст сост« МСсс (рис. 5-!Оа), ею|и тагюлнякпс как окщч так и теграэарические Фснп«, то — М,С, 260 г(4СУЬ Е Гя К Ие роби» оял е) рлдсч юшесмр) лур 26! Звгюлиение атомны» металлов прпстой кубической р:шеъш состветствупг структуре М Сю В сослиненплх М Сю при эначенгнх и = 1.
3,6 получаютс упорядочеиныс «р«Стюличсскис структуры — стсхгюьнтрк~сские составы мстадлафуллеренпв. При другик значениях состав со. елииення будут нестехиометричсскими Прн лоблаююш щслпчною мешлла М (валия или натрия) в кристаллвческую юиику С, и обраэоватюи сгруктуры МтСм эона гйюеодимпстн зююлнлется наполнен«у, н и п п еп г элекпрггч скпл вроееапжостла юге«ох «отрпсг«сеп на несколько порядков. Причем, ти нс пленки при низких теыпературах стагюввтс» слерхороводяоюми. Напри«в!Ь соединение с калием КтСг сташгвягса сеерларолодеигилг ори теьгпсратуре и оке 19К. Сверхпроводимость обнаружена н у прутик крпсталлишских стРУктУР, напРнмеР, РОС»,См с тсмпеРпУРой пеРехшш в сееРкпРоводвшсс состояние 33 К.
Фуллерены служат основой при создании метаплоорглинчеекнк полимеров (С Рб~,. !С Рдт)„, в жпорых сеять между молекулами Сы псушссгаляс !с» с помощью бсюпвьных колец. 5.4.2. О применении фуллеренов н вен!сета на их основе Опюснтьлыю просим технология полу'миня фуллер«до» с различ«ымн сва!жпжьгг! (ст анапе«триест ох ло сверхпровплле1их и пг днамагшпных жг фсрромашиюглх) ошсошщ налшшш на сшлан>ю а скорпм премени квянтово-ратмерных струюур с черсдующимгк» сяоямш обпалающим разлнчиь!мн свойспжшь Связь слоев может осуществляться блшодар» втанмолейств ю функшюналыва групп, раэьжщенных на сферих фуллсрсно».
Такие струюуры могут стать основой соэлан я новых электронных приборов. Фуллерены могут найти применеглн в электронике, при проиэаолстве аккумужпоров Юю нитан я псрсоггюьных компьютеров н слуховых впгнратп», а также лля создания фоъигриемннков и огпсэлегпронвых устройств. Перснскпюнь ми сблаепгми применения фуллеренов и мч произ»од° » люогсл биолопн и малинина. Нссювьку фуллерены достаю«но легко могут пронпюпь через различные биологические мембраны, ъг онв нсппльтуиггс» в аачестш перещмчиков лекарстесгешх препарате» (например, прот »ораковых п!жпараъж на основе волорпсгворнмых энлоэдральных спею наний фуллсренон с радноактивнымн иэотопами).
Акпюныс исследования свойств фу глсренов всаутсе пока меньше УО лег, полтину трудно прслскаюгь вотмшкные примемния эгогп необычного мегсриалх 05.5. Рыдберго«ежое вещество 1Иютщжть ее«истаа в конленсироаанном состоянии при обычинк ус. ловлях составляет (0,1 —: 20) г/смт. Она спредсляетс» обьемом и массой структурных элемшпов, свяэанных силамн вэанмодействия. Прн этом размеры аннов и срсшаю расспнннл мшклу атомами оказываются сапого оорялка. Пштому шмлссь бы, что сущесъювюан вешеппж в конденсированном состоянии с плотностью меньвж плотноспг разреженного воэлуха !«возможно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
