Фуллерен

оршил

Өнөө үед нанотехнологийг ХХI зууны шинжлэх ухаан, техникийн дэвшлийг тодорхойлогч, тэргүүлэх салбар гэж нийтээр хүлээн зөвшөөрөөд байна. Нанотехнологи нь улс орнуудын хөгжлийн үндэс болсон өндөр технологийн түлхүүр бүрэлдэхүүн хэсэг болох тул өргөн олон нийтийн анхаарлыг улам улам ихээр татах болж байна. Энэ бяцхан өгүүлэлд бид нанотехнологийн өнөөгийн төлөв байдал, материал судлалтай хэрхэн холбогдох талаар товч авч үзэх болно.1985 онд Х. Крото, Р.Смоли нар нүүрстөрөгчийн алмаз бал чулууны дараах гуравдагч төрөл болох 60 атомаас тогтсон хөндий бөөрөнхий молекул байдгийг нээсэн. Үүнийг С60 буюу Америкийн уран барилгач  Р.Бакиминстер-Фуллерийн нэрээр бакибол, бакиминстрбол, фуллерен гэх мэтчилэн янз янзаар нэрлэх болсон. Ингэж нэрлэдэг нь   С60 нь 1 нм  диаметртэй хөл бөмбөгтэй төстэй байдагтай холбоотой.
 Фуллерен нь нэн содон хэлбэртэй төдийгүй олон гоц шинж чанартай материал болохыг эрдэмтэд  судлаж нээсээр байна. Түүнийг олон зүйлд хэрэглэж болохоос заримыг нь нэрлэвэл:
¨     Маш бөх бат учир зэвсэглэлд хэрэглэж болно.
¨     Лазерын туяанд эвдэрдэггүй учир хуяг дуулганд хэрэглэж болно.
¨     ДОХ өвчнийг үүсгэгч вирустэй тэмцэхэд хэрэглэж боно.
¨     Өөр нэгдэлүүдтэй нэгдээд төрөл бүрийн шинж чанартай материалуудыг үүсгэдэг.
¨     Дараагийн шатны материал болох нүүрс төрөгчийн наногуурсыг бүтээхэд ашиглаж болно.

Гэсэн ч нүүрстөрөгчийн араг ясан бүтцийн олон хэлбэрүүд дуусаагүй л байна. 1991 онд Японы профессор Сумио Лижима наногуурс хэмээх нэр авсан урт нүүрстөрөгчийн цилиндрийг нээсэн. Наногуурс-диамметр нь ойролцоогоор нанометрээр, урт нь хэдэн арван микрон хэмжээтэй хоолой болох нүүрстөрөгчийн сая гаруй атомаас тогтсон молекул юм. Хоолойн ханан дахь нүүрстөрөгчийн атомууд зөв зургаан өнцөгтийн оройнуудад байрладаг.

СNT-ны хоёр тал нь задгай байж болох ч хагас бакиболоор битүүлжлэгдэж болох бөгөөд урт нь хэдэн 10 нм–ээс нилээд хэдэн мкм хүрдэг. Хэдэн 6 өнцөгтийг хамарч хуйлав гэдгээс шалтгаалан 2,5-аас 30 нм-ийн диаметртэй байдаг. Анх С.Лижимагийн нээсэн хоолой олон давхар ханатай байсан бол хожим нь дан ханатай СNT-г нээсэн.    


Фуллерен тэсрэлт
Шунгитып анагаах чадлыг олон зууны тэртээгээс євєг дээдэс мэддэг ч, нууцыг нь эрдэмтэд саяхнаас нлрvvлжээ. Уг эрдэсийн агууламж доторх "фуллерен"-туяа цацруулагч дэлхийг гайхуулж байна. Фуллерен бол нvvрс-тєрєгчийн молекулын онцгой хэлбэр юм. Английн хатан хааны алдарт Букминстр ордны цогцолборыг бvтээсэв нэрт уран барилгач Фуллерен яг ийм бvтцийг ордны хvнхэр оройт зохион бутээлдээ ашигласан байна. Тиймээс тэр алдартны нэрээр уг эрдэсийг нэрлэжээ.

Америкийн эрдэмтэд 1997онд боржин чулууваас нийлэгжvvлсэн хиймэл фуллерен гаргав авч, Нобелнйн шагнал хvртэж байжээ. Єсгєгчийн дуран авайн дор фуллерев тав зургаан талтаас бvтсэн яг бяцхан хєл бємбєгтэй адил харагддаг. Гадаргын нйм бvтэд маш тогтвортой, бат бохийн шинж юм. Vvнээс хойш хэдхэн жилийн дараа Оросын эрдэмтэн Семен Цилурскнй Карелийн шунгит/ эрдэс чулуу/-ын фуллерен цацруулах чадалтайг илрvvлсэн нь чухамдаа эрдэмтдийн ертєнцийг гайхуулжээ. Нийлэгжvvлсэн бус, цэвэр байгалийн тєрхєєр нь илрvvлснээрээ гайхамшигтай. 

Тийм ч учраас фуллерен илрvvлснийг эрдэмтэд Америк тивийг анх нээсэнтэй жишихуйц vйл явдал гэж vзэж банка. Фуллерен ер бусын уян чанартайгаас гадна Менделеевын vелэх системийн атомын бодисын тэн хагасыг єєртєє агуулж чадах чадвартай ажээ. Энэхvv нэн ховор чадвараараа XXI зуунд хамгийн ирээдvйтэй эрдэс бодисын шинэ бvлэгт тооцогдох боллоо. Фуллереныг аж vйлдвэрийн бvхvй салбарт, пуужин, электрон vйлдвэрлэл, анагаах ухаан зэрэг олон салбарт vр бvтээлтэй ашиглах бvрэн боломжтой юм.

Сансраас нарны эрчим хvч лазерын туяа дамжин ирдэг. Фуллерен эзэмшсэнээр уран зєгнєлт зохиолчийн мєрєєдєл биелэлээ олно. Фуллерены єєрт шингээх гэрлийн цацрагийн хvрээ хэмжээлшгvй учраас нарны эрчмийг тєгс боловсруулах чадвартай. Ирээдvйн цахилгаан, дулааны эрчим хvчний станц нь хэдэн арван метрийн диаметртай хальсан толийг сансарт байрлуулснаар фуллереннй мембран нарны цацраг туяаг єєртєє хурааж лазерийн тусламжтайгаар эрчим хvчийг дэлхийд дамжуулах болно. Фуллерен компьютерийн хэмжээ шvдэнзний хайрцагны дайтай юм байна.

Фуллереныг тєрvvлэгч шунгит анагаах чадвараараа vнэлж баршгvй агаад хэрэгцээ асар єсєх нь мэдээж юм. Харьковын эрдэмтэн Гокгорий Авдреевский усны бvтцэд фуллерев бий болгож чадсан байна. Усны фуллерены анагаах чадвар гаргууд юм. Фуллерев хордлого єгєхгvй, эрvvл эсийг хєнддєггvй, тэр ч бvv хэл бие махбодийн бvхий л биологийн эрхтэн тогтолцоо идэвхтэй ажиллахад тусладаг, хамгийн хvчирхэг хор тайлагч бодис юм. Вирусын болов харшлийн чанартай бvх тєрлийн vрэвсэл, тухайлбал, багтраа, томуу, шархлаа, тvлэнхий vргvйдэл зэрэг эмгэгийг илааршуулна.

Амьтанд хийсэн саяхны туршлагын vр дvнгээс vзэхэд шунгитийн бэлдмэл ой санамжийн дутагдлыг арилгаж, хорт хавдрын хєгжлийг зогсоосон байна. Хорт хавдраар халдваржуулсан харх, хулганы євчний хvрээ 3040 хувь хумигдаж, хоёр дахин урт наслажээ.

Ийнхvv анагаах ухаанд фуллеренийг лазерийн техникээс дутахгvй ашиглах ирээдvй нээгдэж байна. Биеийн тамир эмчилгээний болон томуу тєст євчнийг судлах анагаах ухааны институт фуллерен ашиглан вирусын халдвар, хавдрын эсрэг туршилт хийж, химийн эмчилгээнээс илvvтэй нєлєє бvхий арга барил эзэмшлээ. Бас фуллерены тусламжтай плазм сэлбэх, цэвэрлэх арга нээжээ
Гурван хэмжээст тетраэдр бүтэцтэй. Нүүрстөрөгчийн атом болгон бусад дөрөвтэйгөө ковалентаар холбогддог. Кристал тор дотор бүх атом бие биеэсээ адилхан зай /154 нм/-д байрладаг. Атом тус бүр нь бусадтайгаа шууд ковалент холбоосоор холбогдож ямар ч хэмжээтэй кристалл дотор нэг асар  том макромолекулын үүсгэдэг. Өндөр энергитэй С-С ковалент холбооны ачаар алмаз дээд зэргийн бат бөх байдаг учир ба зөвхөн эрдэнийн чулуу  маягаар төдийгүй бас металлыг зүсэх, өнгөлгөөний багажийг бэлтгэхэд түүхий эд болгож ашигладаг. 
Фуллерен нь уран барилгад төсөөтэй бүтцийг ашиглахыг бодож олсон архитекторч бакминситер Фуллерийн дурсгалд ингэж нэрлэгдэх болсон /ийм учраас тэдгээрийг бас бакибол гэж нэрлэдэг/. Фуллерен нь уран тав ба зургаан өнцөгтийн хэлбэртэй “зүйлт”-ээс тогтдог хөл бөмбөгтэй маш төсөөтэй араг ясан бүтэцтэй байдаг. Хэрвээ энэ олон талтын оройнуудад нүүрстөрөгчийн атом байрладаг гэж төсөөлбөл, бид хамгийн тогтвортой фуллерен С60 –ийг гарган авна. С60 молекул илүү танигдсан. Бас фуллерены гэр бүлийн хамгийн тэгш хэмтэй төлөөлөгч бөгөөд зургаан талуудын тоо нь 20. 
Энэ үед таван өнцөгт болгон зөвхөн зургаан өнцөгтэй хиллэдэг, харин зургаан өнцөгт болгон зургаан өнцөгт болон таван өнцөгтэй гурав гурван ерөнхий талтай байдаг. Ийм нүүрстөрөгчийн “бөмбөг”-ний доторх нь хөндий байдаг нь фуллерений молекулын бүтцийг сонирхолтой болгодог ба энэ хөндийд каппилляр шинж чанарын үрээр өөр бодисын атом молекулыг оруулж болдог. Энэ нь жишээлбэл: зарим бодисыг аюулгүй тээвэрлэх боломж олгодог. Яваандаа 36-540 хүртэл нүүрстөрөгчийн атомын өөр өөр тоотой молекулын бүхий фуллеренуудыг синтезлэн судалсан.
Ангилал:Шинээр хөгжиж буй технологи
Ангилал:Нүүрстөрөгч