Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2004 № 08

Новый объект, конечно же, поставил перед учеными новые вопросы. Как наладить технологию получения пиподов? Все ли фуллерены и трубки могут образовывать такие формы? Можно ли делать из пиподов что-нибудь полезное?..

Ответить на эти и другие подобные им вопросы попытались профессор Али Яздани и его студент Даниэль Хамбакер из Университета Иллинойса, профессор Дэвид Луззи и его группа из Университета Пенсильвании и некоторые другие исследователи. Благодаря предварительной теории пиподов, предложенной профессором физики Еуджином Мейлом совместно с иллинойской группой исследователей, вскоре стало понятно, что наибольший научный и практический интерес представляют те материалы, которые имеют постоянные характеристики. А вот пиподы, полученные 8 первых экспериментах, стандартам не отвечали. Все дело в том, что количество «горошин» в «стручках» было различным. Зачастую они заполняли всего лишь 5 — 10 % пространства нанотрубок, располагались по принципу «то густо, то пусто». Кроме того, в одной трубке могли оказаться «горошины» разных размеров. В общем, прежде чем изучать пиподы, находить им практическое применение, требовалось наладить такие методы их синтеза, при которых бы трубки одного диаметра заполнялись стандартным количеством фуллеренов одного типа и размера.

Довольно скоро выяснилось, что лучше всего для производства пиподов подходят нанотрубки диаметром от 1,3 до 1,5 нм. Если диаметр трубки меньше, то шарики-фуллерены в ней деформируются. В чересчур же больших трубках шарики не размещаются по центру, прилипают к стенкам, что опять-таки сказывается на качестве пипода.

Модель идеального пипода — это цепь фуллеренов [С60]°°, то есть шарики, имеющие по 60 атомов углерода, которые расположены по оси цилиндрической углеродной трубки бесконечной длины. Расстояние между центрами соседних фуллеренов составляет около 0,97 нм, а расстояние между фуллереном и стенкой трубки — 0,35 нм.

Впрочем, внутри трубок могут помещаться и более крупные фуллерены, не обязательно имеющие строго сферическую форму. При нагревании до температуры выше 800 °C, соседние фуллерены могут слипаться, образуя димеры, тримеры, а затем превращаются в вытянутые нанокапсулы и трубчатые фрагменты цилиндрической формы. Когда температура достигает 1200 °C, отдельные фуллерены практически полностью исчезают, а пипод превращается в коаксиальную трубку — две углеродные трубки, вложенные одна в другую.

Таких превращений технологи добиваются при облучении нанотрубок лазером или электронным пучком, в присутствии металлических катализаторов (например, калия). При этом, как выяснилось, слипание фуллеренов происходит только внутри трубки-стручка, которая служит своего рода нанореактором. А это, в свою очередь, наводит на мысль, что подобным образом можно изготовлять, скажем, нанокабели — тончайшие проводники, расположенные внутри изолирующей оболочки.

Словом, пиподы на сегодняшний день — весьма перспективные структуры для наноэлектроники, производства нанодиодов, транзисторов, логических схем…

И список этот еще далеко не закрыт…

В.ЧЕТВЕРГОВ

Мы уже рассказывали, как исследователи пытаются понять механизмы, в результате действия которых из неорганических соединений зародилась органическая жизнь, как она затем развивалась и эволюционировала. Не так давно к химикам, биологам присоединились еще и компьютерщики, решив воссоздать своими средствами процесс сотворения жизни.

По аналогии с биологическим термином in vitro , что в переводе с латыни означает «в стекле», опыты с новой жизнью получили название in silico , то есть «в силициуме», в кремнии, который, как известно, является основой многих элементов микроэлектроники. Основателем нового научного направления считают Кристофера Гейла Лэнгстона, который начиная с 80-х годов XX века вел опыты по компьютерному моделированию в Лос-Аламосской национальной лаборатории.