организации. Аллотропные модификации углерода по своим свойствам наиболее радикально отличаются друг от друга: от мягкого к твёрдому, от непрозрачного к прозрачному, от абразивного к смазочному, от недорогого к дорогому.
Алмаз (электрический изолятор) – трехмерная (пространственная) форма углерода, которая сформирована атомами углерода в состоянии sp3-гибридизации.
Графит (проводник) – двумерная (плоскостная) форма углерода, которая сформирована атомами углерода в состоянии sp2-гибридизации.
Карбин (полупроводник) – линейная форма углерода с sp-гибридизацией атома углерода.
Аморфные (древесный уголь, сажа, нано-пена) и кристаллические (нанотрубки, алмазы, фуллерены, графит, лонсделит) аллотропы углерода:
– Графито-подобные пакеты одинаковые (3 х 3 нм) [20], (1 нм=10—9 метра).
– Графены (Нобелевская премия по физике за 2010 год) представляют собой однослойные двумерные углеродные структуры, поверхность которых регулярным образом выложены правильными шестиугольниками со стороной 0,142 нм и атомами углерода в вершинах. Графен является одним из структурных элементов Сsh наряду с непланарным графеновым фрагментом в форме чашечки размером 0,4 -0,7 нм [21].
– Нанотрубки – это полые цилиндры, которые образованы свернутыми листами толщиной всего в один атом углерода. SEM микрофотографии нанотрубок наряду с нанобаррелями, наноконусами и др. из модифицированного Sh-III приведена в [22]. Ученые из Rice University’s Center for Biological and Environmental Nanotechnology, CBEN провели большое токсикологическое исследование водорастворимых фуллеренов и углеродных нанотрубок и установили, что водорастворимые углеродные нанотрубки, как и фуллерены, при единичных химических модификациях нетоксичны.
– Низкомолекулярные углерод (С6 – С10) и сера (S2 – S4) играют особую роль в различных модификациях супрамолекулярной самосборки углеродных структур из водных экстрактов Sh-III (см. Главу 5).
– Фуллерены (Нобелевская премия по химии за 1996). Все молекулы фуллеренов представляют собой замкнутую поверхность, образованную пяти- и шестиугольниками. Пятиугольник, встроенный в графитовую плоскость, индуцирует ее искривление на 30 Å (1 Å = 10—10 м), поэтому во всех таких структурах имеется 12 пятиугольников, что обеспечивает замкнутую поверхность, и n шестиугольников. Таким образом, все эти молекулы отличаются друг от друга количеством шестиугольников. В фуллерене С60 атомы углерода, занимающие вершины шестиугольника, располагаются в одной плоскости. В фуллеренах с большим числом атомов, шестиугольники, образующие поверхность молекулы, искажаются и потому С60 является наиболее устойчивой и наиболее распространенной молекулой в природе. Он образует многогранник, состоящий из 20 шестиугольников и 12 пятиугольников, как в футбольном мяче (Рис.2 d).
Открытием природных фуллеренов в некоторых типах Sh отмечен поворотный момент в области уникальных
