Фуллерены

Елена Витальева
Начну свой рассказ о шунгите с его очень необычного состава. Фактически, это твёрдый углерод с различными минералами, но углерод особый.

До 1985 года учёные считали, что на Земле существуют две аллотропные модификации углерода: алмаз и графит. А также аморфные его формы, то есть химические соединения, в которых кристаллы углерода расположены беспорядочно: уголь, кокс, сажа.
 
Другие углеродные соединения, такие как карбин, стеклоуглерод, техуглерод, нанопена, наноалмаз, лонсдейлит, C540, C70 и др. в природе не существуют и были получены искусственным путём.

В структуре алмаза каждый атом углерода расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре соседних атома углерода. Данная структура определяет свойства алмаза как самого твердого природного вещества.

В противоположность алмазу, в кристаллической структуре графита атомы углерода формируют шестиугольные кольца, образующие плоскую сетку. Сетки располагаются друг над другом слоями, связанными между собой слабыми Ван-дер-Вальсовыми силами. Это определяет специфические свойства графитовых материалов: низкую твердость и способность легко расслаиваться на мельчайшие чешуйки.

Однако, по теоретическим расчётам учёных из Японии и СССР, вполне где-то могли существовать и стабильные углеродные молекулярные соединения в виде мячиков из 60 и более атомов, но каким образом их получить и где искать оставалось загадкой.

Но вот, сначала астрономы обнаружили характерные спектральные линии таких «углеродных мячиков» в космосе - в атмосферах углеродных звезд. А затем и на Земле американским химикам Роберту Керлу, ХаролдуКрото, Ричарду Смолли, Хис и О’Брайену удалось их получить при лазерном облучении (абляции) твёрдого образца. За это открытие учёные были удостоены Нобелевской премии по химии.

Такие молекулы получили название бакминстерфуллерены, а самая распространенная С60- фуллерен, по имени американского архитектора БакминстераФуллера.

Открытие в области химии по имени архитектора, спросите, почему? Дело в том, что БакминстерФуллер получил в своё время мировое признание в области архитектуры и строительства зданий с применением, так называемого, «геодезического купола», представляющего собой полусферу, собранную из металлоконструкций в виде многогранников. Так, в 1959 году для Американской национальной выставки в Москве был построен «золотой купол», в 1967 году — павильон США на Всемирной выставке ЭКСПО-67 в Монреале.

Открытая же американскими учёными новая молекула углерода оказалась внешне удивительно похожа на великолепные творения их соотечественника. В фуллерене атомы углерода, связанные между собой ковалентной связью, образуют сферу.
И снова возникают вопросы: ну и что особенного в этом открытии? Какая разница в том, как расположены атомы углерода и почему их расположение в виде круглого кристалла вызывает такой ажиотаж среди учёных?

Действительно, открытие фуллеренов одинаково взбудоражило и физиков, и химиков, биологов, инженеров и фармакологов. Ведь если в середине такого углеродного мячика пустота, то его можно «нафаршировать» всем, чем угодно, - от любых других атомов и молекул до фрагментов генетического кода …и учёные стали творить. Помещая внутри углеродных глобул разные атомы и молекулы, они создают различные материалы будущего с заранее заданными физико-химическими свойствами:

-физики используют фуллерены для создания материалов с высокотемпературной сверхпроводимостью, органических солнечных батарей, химических лазеров, смазочных материалов, "молекулярных компьютеров";

-химики используют фуллерены в качестве нового типа перспективных катализаторов и адсорбентов;

- биологи и фармакологи с помощью шаров фуллерена очищают и структурируют воду; «транспортируют» внутрь клетки антибиотики, витамины и гормоны, а также фрагменты ген кода при создании трансгенных животных и растений.

Фуллерен не токсичен, не подавляет здоровые клетки, а наоборот, помогает работать всем биологическим структурам организма. Установлено, что фуллерен является самым мощным и длительно действующим антиоксидантом. Благодаря этому, созданные на основе фуллерена препараты помогают лечить воспалительные, вирусные, аллергические и другие заболевания.

Сейчас проводятся исследования лекарств на основе фуллеренов, введение которых в ткань позволит избирательно воздействовать на размножение раковых клеток.
Благодаря своему происхождению и строению фуллерены имеют свойства живой материи и высочайшую восстановительную активность по отношению к клеткам живого организма, они уничтожают все, что мешает людям быть здоровыми.

До 1992 года фуллерены получали только в лабораториях научных центров мира в мизерных количествах. Однако выяснилось, что лабораторный синтез фуллеренов очень дорог.
Каково же было удивление учёных, когда профессор Аризонского университета Семён Ципурский, эмигрировавший из СССР в конце 80-х, обнаружил, что фуллерены встречаются не только в космосе, но существуют и на Земле, а именно в шунгите.
В интернете сейчас часто пишут, что существует лишь одно месторождение шунгитов, - Зажогинское в Карелии. Но это не совсем так. Основные запасы шунгитов действительно находятся в Карелии, но они буквально рассыпаны по большой территории Заонежья и вокруг северной оконечности Онежского озера. Самые известные на сегодня промышленные месторождения: «Шуньгское», «Мягрозерское», «Максово», «Турастамозерское», «Нигозерское», и «Зажогино».

Однако, шунгитовые штольни близ заонежского села Шуньга, в честь которого Александр Иностранцев и дал название минералу в 1877 году, уже давно заброшены и посещают их лишь местные жители и приезжие ради того, чтобы набрать немного этого удивительного камня для себя.

Зажогинский же минерал славится тем, что имеет очень высокое содержание углерода (до 99%) и обладает самыми целебными свойствами. Этот камень прекращает все деструктивные процессы, протекающие в организме человека: исцеляет, омолаживает, защищает, очищает и даже снимает похмелье. Чтобы определить, что шунгит целебный и добывался именно в Зажогино, достаточно приложить к нему клеммы любого прибора, измеряющего силу тока (ваттметр, амперметр, мультиметр),- если прибор покажет присутствие тока в сети, то это он и есть. Высокая концентрация углерода делает его проводником.
Остальные шунгитовые породы, что чаще всего встречается под ногами от Гирваса до Шуньги, не столь богаты углеродом, как их собрат из Зажогино, так как чаще всего входят в состав шунгитовых сланцев и доломитов.
Встречается в Карелии еще и другие интересные виды шунгитов, но уже в относительно небольших количествах. Еще в 1908 г. геологом П. А. Борисовым была проведена их классификация от хрупких, пачкающих руки, тонкослойных, до сильноокремненных, плотных толстослойных.

Помимо карельских шунгитов, к настоящему времени разведано ещё их месторождение в Казахстане, под названием «Коксуйское», а также - в Красноярском крае, вблизи города Абакан. Однако, они значительно отстают от карельских по своему качеству. По всем же земным месторождениям, ресурсы шунгита составляют около 1 млрд тонн.

ДАЛЕЕ:http://proza.ru/2021/03/11/481