Наноалотропи Карбону: Класифікація, одержання та застосування Лекц ія №

Curl, R. E. Smalley, Nature 1985, 318, 162.
Історія Фулерена
1943 –

Hahn & Strassman помітили кластер C15+ на графітових електродах;
1970 – E. G. Osawa - теоретичний розрахунок ароматичності графітового моношару;
1985, вересень – експериментально одержаний фулерен Rice University, Houston, Texas
1990 – розробка методу одержання грамових кількостей фулеренів В. Кретчмером, Лэмбом, Д. Хаффманом
1996 - за відкриття фулеренів Крото, Смоллі та Керлу присуджена Нобілівська премія з хімії

Robert F. Curl Jr.

Harold W. Kroto

Richard E. Smalley

85:15
Генератор гібридної плазми

іншого.

Типи зв'язків:
6,6 з'єднання – 0,139 нм
5,6 – з'єднання – 0,145

нм

!!! Правило ізольований пентагонів

вища симетрія – тим стабільніший.
П'ятичленні цикли мають бути ізольовані один

від одного.

фрагментів
Збірка фулерена

(80 еВ) призводить до пружного співударіння з інертною підкладкою (кристалічний

силіцій)

Термічна стабільність

Сублімує при 700К без розкладу, зберігаючи стабільність в інертній атмосфері до 1700К, однак у атмосфері кисню окиснюється вже при 500К

Розчинність

У неполярних органічних розчинниках, температурна залежність не лінійна.

до порожнини фулерену;
Екзоедральні фулерени – продукти приєднання до фулеренів інших

атомів;

Гетерофулерени –(леговані фулерени) – продукти заміщення частини атомів карбону на гетероатоми.

геометричного центра фулерена;
Явище переносу заряду на вуглецеву оболонку
Постійний дипольний момент

Кращий акцептор та донор електронів відносно “порожнього” фулерена

(2010).
Унікальні можливості шляхом введення функціональних груп:
Хімічна активність;
Вплив на розчинність;
Формування супрамолекулярних

комплексів різної природи.

Хлорфулерен С72Сl4:
два суміжні пентагони!!!

контактувати; в одній вершині;
Фулерен Сv існує, якщо v= 20(h2+hk+k2), де

0 < h ≥ k ≥ 0 – цілі числа.

a) Sc2@C66.
b) La@C72(C6H3Cl2).
c) La2@C72.

відпалу “фулеренової сажі”
Внутрішній шар з діаметром 0,7- 1,0 нм
Відстань між

сусідніми оболонками 0,34 нм

Модель багатогранників

Модель з залученням семикутників

нм; ρ = 1,72 г/см3
Особливості:
Оріентаційна розупорядкованість;
Фазові переходи при зміні

температури;
Перехід у надтвердий стан при 13 Гпа
Явище фотополімеризації

Пониження температури

мкм,
Кінці – закриті фулереновими ковпачками
матрьошка
сувій
пап'є-маше

- Ендо помітив нитковидні часточки при конденсації графіту
1985 - Проф.

М.Ю. Корнілов,
“Химия и жизнь”,

– цілі числа.
d – діаметр трубки;
Θ – кут хіральності, 0-30

град;
а – 0,246 нм

з відкритих кінчиків;
Заповнення нанотрубок безпосередньо під час їх каталітичного синтезу.

електродів, I = 100A, U = 10-35 B
Лазерне випаровування –

неодимовий лазер 532 нм, 10Гц
Резисторне випаровування – нагрівання графітової фольги

Ліктьове з'єднання

2C + 308 кДж
CaC2 + Na2SiF6  2CaF2 +

2NaF + 4C + Si + 650 кДж
2CaC2 + SiCl4  2CaCl2 + Si + 4C + 776 кДж
CaC2 + FeS  CaS + Fe + 2C + 320 кДж
CaC2 + S  CaS + 2C + 415 кДж

з фізики за 2010 рік
графен
графан

nature materials, VOL 6, 2007

ін., які одержують шляхом сублімації – конденсації графіту або піролізом

вуглеводнів.
До похідних фулерена належать:
Екзофулерени (функціаналізація вуглецевої оболонки)
Ендофулерени (заповнені фулерени)
Гетерофулерени (оболонка частково заміщена іншими атомами
Нанотрубки можуть бути одно- або багатошаровими. Їх властивості визначаються геометрією графенової сітки та напрямком, в якому їх досліджують.
Графен – перспективний матеріал, що має високу електро- та теплопровідність, регульовану ширину забороненої зони.

Rev., 2015, 115 (11), pp 4744–4822.
2. Z. Yang, J. Ren, Z. Zhang, X. Chen, G. Guan, L.Qiu,Y. Zhang,

 H. Peng // Chem. Rev., 2015, 115 (11), pp 5159–5223.
3. O.A. Shenderova, V.V. Zhirnov, D.W. Brenner // Carbon Nanostructures / Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, 27(3/4):227–356 (2002)
4. Раков Э.Г. Нанотрубки и фуллерены // М.: Логос, 2006. 376 с.
5. Любчук Т.В. Фулерени та інші ароматичні поверхні (структура, стабільність, шляхи утворення): К., Видавн. полігр. Центр “Київський університет” – 2005, 322с.
6. Елецкий А.В. Эндоэдральные структуры – Успехи физических наук – 200 – т.170,№;2 – с.113 – 141.
7. Кац Е.А. Фуллерены, углеродные нанотрубки и нанокластеры: Родословная форм и идей. М.: ЛКИ, 2008.
8. Покропивный В.В. Новые наноформы углерода и нитрида бора – Успехи химии – 2008 –т.77, №10 – с.899 – 937.