Кредиты изображений: TLaoPhotography / shutterstock.com

Более 30 лет назад группа ученых открыла молекулы углерода в форме клетки, молекулы, теперь известной как C60. Это событие послужило катализатором дальнейших открытий углеродных нанотрубок и графена, что ознаменовало появление нанотехнологий.

Графит, естественная стабильная форма углерода, известна ученым сотни лет. Однако идентификация других углеродных структур не проводилась до последних десятилетий, начиная с открытия C60 в 1985 году.

Открытие каждой из этих форм углеродной структуры считалось революционным прорывом, оказывающим значительное влияние на ландшафт технологий. Именно эти формы углерода сделали возможной революцию в нанотехнологиях, область исследований, которая быстро развивается, и каждый год разрабатываются и тестируются новые и влиятельные приложения.

Революционное открытие фуллеренов

Открытие C60 произошло в Университете Райса в Хьюстоне, штат Техас, в 1985 . Несколькими годами ранее, в 1970 году, японский химик-теоретик Эйдзи Осава предсказал, что углерод существует в стабильной структуре молекулы из 60 атомов, но только в 80-х годах это было обнаружено.

Британский химик Гарри Крото попросил работать вместе с Ричардом Смолли и Робертом Керлом в их лабораториях в Техасе. В своей лаборатории Смолли разработал аппарат сверхзвукового кластерного пучка, способный испарять материал в его атомы. Крото хотел использовать технику, разработанную Смолли, чтобы доказать свою теорию о том, что углеродные цепи возникли в звездах, имитируя химические условия, которые существуют в атмосфере углеродных звезд. Именно во время этих исследований стала очевидной стабильность 60-атомных углеродных кластеров.

Команда открыла то, что теперь известно как фуллерены, которые являются третьей известной формой чистого углерода после алмаза и графита. Были некоторые, кто изначально скептически относился к открытию, так как они ожидали, что C60 будет плоским, а не похожим на клетку, однако, скептицизм был положен на покой, и открытие фуллерена оказало два основных непосредственных воздействия на научный ландшафт.

Новые материалы

Первое влияние, которое оказало открытие, было то, что ученые немедленно признали уникальные свойства молекул, идентифицируя их как идеальный строительный блок для новых и нетрадиционных материалов. Они использовались для синтеза эндоэдральных элементов, сверхпроводящих фуллереновых материалов, твердых тел, собранных из фуллеренов, и других новых материалов.

Появление нанотехнологий

Второе влияние, которое оказало открытие фуллеренов, было то, что они вдохновили на открытие других углеродных аллотропов с упором на наноразмерные материалы. В результате этого были обнаружены еще два фуллерена. Об углеродных нанотрубках впервые сообщил японский физик Сумио Иидзима в 1992 году. После этого графен был обнаружен в 2004 году Андре Геймом и Константином Новоселовым в Манчестерском университете. Эти открытия были основополагающими для развития наноразмерной инженерии, которая открыла двери для многочисленных применений в различных отраслях промышленности.

Нанореволюция для воздействия на все отрасли

С момента открытия фуллеренов наблюдался огромный рост исследований этих молекул, экспериментов с их свойствами и потенциальным использованием. В дополнение к этому, большая работа была сосредоточена на открытии новых наночастиц, учитывая уникальные свойства молекул углерода, которые поддаются нестандартным материалам и функциям, ученые стремились открыть больше молекул, которые могут иметь научное значение.

Это исследование привело к открытию многочисленных наночастиц и созданию различных наноматериалов, которые могут похвастаться превосходной химической и физической стабильностью, низкой плотностью и большой площадью поверхности. В результате они стали популярными при проектировании и разработке новых приложений.

В настоящее время эти наночастицы используются для создания нанокомпонентов, а также для улучшения функциональности и характеристик существующих материалов. Фотонные материалы, проводящие материалы, полимеры и биокомпозиты были усовершенствованы в этой области исследований.

Нанопатикулы также использовались для создания таких продуктов, как солнцезащитный крем, самоочищающееся стекло, одежда, устойчивое к царапинам покрытие и антимикробные повязки. В дополнение к этому, во всем мире продолжаются важные исследования, которые могут оказать еще большее влияние. Например, ученые в настоящее время работают над развитием использования наночастиц в лечении рака легких.

Прочное наследие

Открытие C60 привело ко многим открытиям и инновациям в области нанотехнологий. Это стало ключевым катализатором для создания бума исследований наночастиц, что привело к значительным достижениям в области наноматериалов, которые продолжают разрабатываться для новых и важных применений.