-6 C
Казань
Понедельник, 27 января, 2020
Домой Образование и наука Астроном КФУ исследует межзвездные фуллерены, чтобы отыскать новый способ их синтеза на...

Астроном КФУ исследует межзвездные фуллерены, чтобы отыскать новый способ их синтеза на Земле

5713c723157a0f5491e754998003f1c3Материалы на основе сферических  углеродных наноструктур, обладающих уникальными свойствами,– самые дорогие в мире, их стоимость    достигает $150 млн за грамм.

Форма углерода, получившая название фуллерен, была обнаружена в середине 1970-х гг. английским химиком Гарольдом Крото при изучении спектров звезд. Расшифровка данных спектрального анализа показала наличие в ветре, истекающем от стареющих красных гигантов, и в межзвездной среде больших молекул углерода, состоящих из 60 и более атомовСинтезировать эти наноструктуры удалось в 1985 году, испаряя графит лазерным лучом и быстро охлаждая плазму. В 1996-м за открытие фуллеренов Роберт Кёрл , Харольд Крото и  Ричард Смолли получили  Нобелевскую премию по химии. В природе фуллерены существуют в очень малом количестве, например, они были найдены в горных породах и морском воздухе. Эта разновидность углерода  имеет каркасную структуру: молекула  представляет собой похожий на сферу выпуклый замкнутый многогранник, состоящий из пятиугольных или шестиугольных граней. Внутри углеродного “шарика” образуется полость, в которую можно ввести атомы и молекулы других веществ.

Фуллерены  являются мощнейшими антиоксидантами и  используются для производства противовирусных препаратов. Недавно, например, были получены модификации фуллерена с противовирусной активностью по отношению к ВИЧ. Кроме того, фуллерены используются в технике – они  являются хорошими полупроводниками, а с внедренными атомами щелочных металлов приобретают свойства высокотемпературной сверхпроводимости. Сфера применения фуллеренов постоянно расширяется, и ученые всего мира ищут способы, которые позволили бы синтезировать их в промышленных масштабах. Пока их производство измеряется граммами.

Сегодня существует несколько методов синтеза этих длинных углеродных молекулярных цепочек, и все они очень дорогостоящие. Один из самых популярных – выделение фуллеренов  из сажи, образующейся в дуговом разряде на графитовых электродах.

Считается, что в космосе, в условиях глубокого вакуума и низкой плотности вещества, фуллерены могут формироваться другими, неизвестными нам способами. Ученые надеются, что  межзвездная «нанолаборатория» подскажет альтернативные пути их синтеза, что позволит снизить стоимость производства этих углеродных структур в земных условиях.

Выяснению механизмов формирования фуллеренов в межзвездной среде посвящено исследование, в котором участвуют астрономы из разных стран, в числе которых выпускники Казанского университета  Газинур Галазутдинов, (Северный католический университет, Чили) и Геннадий Валявин (Специальная астрофизическая лаборатория РАН), а также доцент кафедры астрономии и космической геодезии Института физики КФУ , старший научный сотрудник НИЛ “Рентгеновская астрономия” САЕ “Астровызов” (проект “Оптика и рентген”) Владислав Шиманский. Некоторые результаты их совместной работы   изложены в  статье, опубликованной в 2017 году в международном журнале “Ученые записки Королевского общества”.https://academic.oup.com/mnras/article/465/4/3956/2736200

Известно, что ближайшие к нам холодные межзвездные облака, в которых астрономам  удалось обнаружить фуллерены, находятся на расстоянии примерно 1000 световых лет. Межзвездные облака поглощают часть света, исходящего от звезд, и по особенностям поглощения можно узнать, из чего эти облака состоят. Необходимые для такого анализа спектры излучения 19 далеких звезд были получены по специальной программе наблюдений на 8-метровом телескопе VLT (Чили), который является  одним из крупнейших в мире.  Изучая и моделируя свет этих звезд, проходящий через межзвездные облака, ученым удалось обнаружить  присутствие в облаках фуллеренов, оставивших свой “отпечаток” в виде линий поглощения на строго определенных частотах.

«Мы точно знаем, на каких частотах существуют линии фуллеренов, но основная трудность заключается в умении отделить спектр межзвездной среды от спектра звезды. Поэтому линии фуллеренов мы получим,  если «вычтем» из наблюдаемого спектра спектр звезды, а это достаточно сложный процесс. На начальном  этапе нами были найдены  (впервые) параметры звезд, некоторые из этих звезд оказались уникальными объектами», – пояснил Владислав Шиманский. Размеры и формы линий фуллеренов позволили ученым определить количество вещества, а также то, какие межзвездные облака находятся между Землей и звездой и с какими скоростями они движутся.

«Облака с фуллеренами мы сравниваем  с облаками без них, чтобы выяснить, какие условия окружающей среды способствуют формированию этих молекул. В ходе  нашего исследования было  выявлено, что в одних облаках молекулы находятся в возбужденном состоянии, а в других – в спокойном. Это дает возможность предположить, что и пути их формирования различны», – отметил астроном.

- Advertisment -

Самый популярный

Медали нашли своих героинь. Итоги 2-го Международного Фестиваля “РУКАМИ ЖЕНЩИНЫ”

3-4 ноября 2019г. в г. Москва (Конгресс-Центр ЦМТ) состоялся 2-й Международный Фестиваль декоративно- прикладного искусства «Руками женщины». В фестивале были представлены более 120 участников –...

Обмен опытом и научными знаниями между российскими и итальянскими врачами-онкологами

3 октября 2019 в г. Москве группа компаний «Атлас Здоровья» в партнерстве с итальянской группой компанией «Рафаэль» на площадке ООО «Деловая Россия» провели международный...

Чемпионата России по ралли-кроссу и Кубок президента Татарстана

В конце августа в Казани по традиции пройдет этап Чемпионата России по ралли-кроссу и Кубок президента Татарстана. Чем ближе к финалу, тем серьезнее и...

V ежегодная церемония вручения премий по итогам конкурса молодежных проектов «Хәрәкәт» в День татарской молодежи Москвы

Задолго до начала церемонии награждения победителей по итогам престижного конкурса молодежных проектов «Хәрәкәт», эксперты по уже сложившейся традиции горячо обсуждают возможных номинантов и достойных...

свежие записи

Медали нашли своих героинь. Итоги 2-го Международного Фестиваля “РУКАМИ ЖЕНЩИНЫ”

3-4 ноября 2019г. в г. Москва (Конгресс-Центр ЦМТ) состоялся 2-й Международный Фестиваль декоративно- прикладного искусства «Руками женщины». В фестивале были представлены более 120 участников –...

Обмен опытом и научными знаниями между российскими и итальянскими врачами-онкологами

3 октября 2019 в г. Москве группа компаний «Атлас Здоровья» в партнерстве с итальянской группой компанией «Рафаэль» на площадке ООО «Деловая Россия» провели международный...

Чемпионата России по ралли-кроссу и Кубок президента Татарстана

В конце августа в Казани по традиции пройдет этап Чемпионата России по ралли-кроссу и Кубок президента Татарстана. Чем ближе к финалу, тем серьезнее и...

V ежегодная церемония вручения премий по итогам конкурса молодежных проектов «Хәрәкәт» в День татарской молодежи Москвы

Задолго до начала церемонии награждения победителей по итогам престижного конкурса молодежных проектов «Хәрәкәт», эксперты по уже сложившейся традиции горячо обсуждают возможных номинантов и достойных...