природе, и потому изучение их свойств всегда вызывает интерес исследователя. Некоторые наноструктуры можно воспроизвести искусственно и воспользоваться их необычными свойствами, но есть и такие – содержащиеся в хорошо изученных телах или растворах, – которые таят в себе еще много загадок.
Например, хорошо известны три твердые модификации чистого углерода: аморфная сажа, черно-серый маслянистый графит и абсолютно прозрачный сверхтвердый алмаз. Несмотря на то, что внешне они совершенно не похожи друг на друга, все эти модификации состоят из чистого углерода, однако обладающего разной кристаллической организацией. Четвертая твердая модификация углерода, фуллерен, состоит из 60 атомов углерода, собранных в виде пустотелой сферы.
Но, кроме того, например, в печной саже были обнаружены углеродные нанотрубки, что является необычным соединением однотипных молекул углерода. Свойства и легкость нанотрубок оказались настолько уникальными, что их стали применять не только в быту, но и в технике.
Многим известны имена нобелевских лауреатов 2010 года по физике Константина Новоселого и Андрея Гейма, которые удостоены этого высокого звания за создание уникального углеродного наноматериала – графена. Графен представляет собой сверхтонкие (толщиной в один атом) слои из атомов углерода, связанные в гексагональную (состоящую из шестиугольников с общими сторонами) структуру. Как материал – новый и современный – он является самым тонким и одновременно самым прочным. Кроме того, он обладает проводящими свойствами, характерными, например, для таких металлов, как медь. По теплопроводности он превосходит все известные на сегодняшний день материалы. Слои графена почти прозрачные, однако настолько плотные, что даже самые маленькие молекулы (например, одноатомные молекулы благородного газа гелия) не могут пройти сквозь слой графена. Ученые получили этот материал, отрывая липкой лентой слои обычного карандашного графита. Получается, что монослои графита обладают новыми свойствами, не присущими одиночным атомам углерода. В скором будущем из графена будут получены приборы для микроэлектроники с высоким быстродействием, что может на порядки ускорить работу компьютеров.
Ученые используют оригинальные находки. Например, они обнаружили микроскопические вкрапления в кристаллической структуре алмаза, выделяющиеся необычным голубоватым светом. Эти вкрапления в природе возникли под воздействием высоких давлений и температур в момент формирования нашей планеты. Выделив их, исследователи обнаружили необычные свойства проводимости голубых вкраплений, которые позволят создавать приборы с более высокой разрешающей способностью экранов и другие приборы. Теперь такой абсолютно новый материал стали производить искусственно, что позволит применять его в разных областях науки и техники. Методология наносборки однотипных атомов или молекул, например, вроде приведенного здесь примера с углеродом, предоставляет возможности для производства
