С60 және С70 фуллерендердің құрылысы

а б

3.6-сурет. Фуллерендерді бөлшектердің сызбалық көрінісі: С₆₀ – а және С₇₀ – б.

 

ИЮПАК ұсынысы бойынша фуллерендер дегеніміз үш рет координирленген көміртек атомдарынан ғана тұратын тұйық сфера тәрізді көпбұрыштар, олар 12 пентагональді және (n-10)/2 гексагональді (n>20) бұрыштардан тұрады. Олар [60] фуллерен, [70] фуллерен және т.б. деп аталады. Кез-келген үш рет координацияланған көміртектен құралған тұйық сфералық көпбұрыштар квазифуллерендер деп аталынды. Алайда көптеген ғалымдар қазіргі кезде ұсынылған номенклатура бойынша атайды.

Анықтама бойынша С₆₀ фуллерен молекуласы (3.6 сурет) 12 пентагон және 20 гексагоннан құралған, икосаэдрге ұқсас көпбұрыштардың төбелерінде орналасқан көміртек атомдарынан тұрады. Фуллерендер түзетін элементарлы құрылымдардың ұяшықтары - куб, ромб және гексагональ тәрізді болады.

Әдетте С₆₀ және С₇₀ – фуллерендер деп белгіленетін материалдар фуллерендердің бірнеше түрінен тұрады, олардың құрамында фуллерендердің бір түрі көбірек болады. Таблицада С₇₀- фуллерендердің изомерлік қатары келтірілген. Сондықтан фуллерендер туралы айтқанда құрамында С₆₀-, С₇₀ – фуллерендері бар заттар туралы айтқан дұрыс. Фуллерендердің де нанотүтікшелер тәрізді ерекше қасиеттері бар. Олардың ерекшелігі фуллерендер жеке күйінде қолданылмайды, олар наноқұрылымды материалдар синтездеуге арналған матрица ретінде қолданылады. Термодинамикалық есептеулер өте үлкен гигант фуллерендер болуы мүмкін екендігін көрсетті, олардың құрамында мыңдаған көміртек атомдары және үлкен фуллеритті (көбінесе көміртекті, 3.7 суретте көрсетілген), фуллеридті (құрамында металл бар) бөлшектері бар және олардың құрылыстық саңылауларында фуллерендер орналасқан. Қазіргі таңда полимерлі фуллерендер синтезделіп алынды (RbC₆₀ және КC₆₀), мұндағы металлдар көміртек шарларын байланыстырады және т.б.

а б в

3.7 – сурет. Электронды-микроскоптық суреттер. Фулеритті бөлшек-а. Агрегат түзетін дөңгеленген бөлшектер – б және дендритті құрылымдар – в.

 

Синтезделініп алынған фуллерендер мен нанотүтікшелердің және осы заттар негізіндегі жаңа материалдардың жаңа қасиеттерін зерттеу үшін және олардың қолданылатын аймақтарын табу үшін әртүрлі реакцияларға қолданылуын зерттелініп жатыр.

Жоғарыда айтылған классификация бойынша фуллерендер, фуллериттер және фуллеридті бөлшектер дөңгелек бөлшектер класына жатады.

Бұл класс бөлшектері жиі агрегаттар немесе дендрит тәрізді құрылымдар түзеді (3.7в сурет).