Архів

Попередня сторінка

Фулерени, нанотрубки та нанокільця

д.х.н., проф. Корнілов Михайло Юрійович

Карбон має три "класичні", добре вивчені алотропні модифікації: алмаз, графіт, карбін. Менше двох десятків років тому відкрито четверту модифікацію Карбону, що включає фулерени, нанотрубки (НТ), нанокільця (НК). Наявність в них sp²-гібридизованих атомів С дає підстави для віднесення нової модифікації до органічних сполук. Хоча вони й не мають функціональних груп, їхня поведінка нагадує деякі реакції ароматичних сполук, наприклад, приєднання органічних радикалів, дієнофілів, ë, H₂, F₂ і т. п. Відомі й зовсім унікальні властивості, наприклад, утворення ендоедральних сполук за рахунок включення окремих атомів усередину молекулярної порожнини. Фулерени, НТ і НК мають неплоску будову. Математично їх можна розглядати як многогранники з вершинами степені 3, у тому числі тіло Архімеда – зрізаний ікосаедр. Їх називають також квазіароматичними сполуками, звідси термін – "замкнені ароматичні поверхні" (ЗАП).

У всьому світі дослідження фізико-хімічних властивостей ЗАП знаходяться на одній з ключових позицій і є безмежно багатим і малодослідженим сегментом науки. Хіміки, фізики, біологи, матеріалознавці відкривають все нові й нові аспекти невідомої і надзвичайно цікавої, створеної Природою четвертої алотропної модифікації Карбону. Однак відсутність достатньої інформації про структурні та стереохімічні особливості ЗАП стримує розвиток досліджень, пов’язаних із ще невідомими властивостями фулеренів, НТ і НК. Тому сьогодні дуже актуальними питаннями в дослідженні ЗАП є створення концепцій інформаційного поля для вирішення завдань "структура-властивість", оскільки знання структури наперед дозволяє спрогнозувати їх властивості та можливі застосування.

Наукова група, якою керує професор М.Ю. Корнілов, створила нові перспективні підходи до концепції інформаційного поля, пов’язаної зі структурними особливостями замкнених ароматичних поверхонь. Розв’язана проблема стереохімії фулеренів та нанотрубок (к.х.н. О.В. Михайленко), створена нова всеузагальнююча номенклатура (кодування) для НТ і НК, що дозволила розставити їх за ієрархією по відповідних класах (доц. В.В. Плахотник). Укладено комп’ютерні програми, що полегшують їх дизайн та моделювання НТ і НК (І.В. Руденко, Д.В. Реутов). Опубліковано монографію "Фулерени та інші ароматичні поверхні" (Т.В. Любчук). Досліджено утворення комплексів типу "гість-хазяїн" між фулеренами С₆₀ і С₇₀ та похідними каліксаренів (канд. дисертація О.В. Михайленка). Проведений молекулярний дизайн і квантово-хімічні розрахунки комплексів дозволили спрогнозувати їхні властивості, підтверджені експериментальним шляхом. Знайдено каліксарен, що селективно взаємодіє з С₆₀ і є кроком до нового практичного способу розділення суміші фулеренів.

Наукова група працює спільно з ученими Інституту органічної хімії НАН України, зокрема, з групою чл.-кор. НАН України В.І. Кальченка, а також з професором Національного університету "Києво-Могилянська Академія" С.Д. Ісаєвим. З початку роботи над цим науковим напрямком опубліковано понад 10 статей в провідних наукових журналах, вийшло друком 12 науково-популярних статей в журналах "Химия и жизнь", "Біологія і хімія в школі", зроблено більше 20 доповідей на наукових конференціях і семінарах. Дослідження були фінансовані ДФФД України.

Новими напрямками досліджень є моделювання кіс із карбінових ниток, топологічних ізомерів НК (вузлів, катенанів), каркасних карбонових структур, побудованих на зразок ще незадіяних тіл Архімеда, а також сферичного графіту – матрьошок з велетенських ідеальних фулеренів.

Попередня сторінка