Природа, которая лечит: березовый деготь, глина и грязи, шунгит

Атомы углерода в кристаллической структуре графита формируют шестиугольные кольца, образующие в свою очередь прочную и стабильную сетку, похожую на пчелиные соты. Сетки располагаются друг над другом слоями, слабо связанными между собой. Такая структура определяет специфические свойства графита: низкую твердость и способность легко расслаиваться на мельчайшие чешуйки. А вот молекула фуллерена представляет сферическую поверхность, образованную из шестиугольников и пятиугольников. Природой задана четкая последовательность этого соединения – каждый шестиугольник граничит с тремя шестиугольниками и тремя пятиугольниками, а каждый пятиугольник граничит только с шестиугольниками. Атомы углерода, образующие сферу, связаны между собой сильной связью.

Благодаря своему шарообразному строению фуллерены оказались идеальной смазкой. Они катаются, словно шарики размером с молекулу, между трущимися поверхностями. Комбинируя внутри углеродных шаров разные атомы и молекулы, можно создавать самые фантастические материалы. Фуллерены могут использоваться в медицине, ракетном строительстве, в военных целях, электронике, машинном производстве, в производстве технической продукции, компьютеров и другом, и во всех случаях рабочие параметры оборудования значительно улучшаются, качество повышается, технологии становятся более эффективными и простыми. Например, американские исследователи разработали технологию, позволяющую наносить на любую поверхность тончайшие элементы солнечных батарей – они представляют собой многослойную полимерную пленку, содержащую все те же фуллерены. Такие элементы обладают пока примерно в 4 раза более низким коэффициентом полезного действия, чем традиционные батареи на основе кремния, но они значительно проще и дешевле в производстве. Возможно, уже в ближайшем будущем промышленность начнет выпускать солнечные батареи рулонами – как обои.

А в одном из университетов Швеции в ходе опытов с фуллеренами неожиданно для самих ученых был получен слоеный материал, напоминающий фольгу, проложенную тонкими слоями бумаги. Прозрачный и гибкий материал оказался магнитом и сохранял свои свойства даже при температуре свыше +200 ˚С. Его вполне возможно использовать для создания плат компьютерной памяти с помощью записи лазером. Благодаря этому достигается очень высокая плотность носителя информации. Российские ученые Ростовского госуниверситета полагают, что, возможно, углеродные сверхминиатюрные процессоры можно будет совмещать с человеческим организмом, например подключать их к нервной системе, чтобы заучивать иностранные языки или держать в памяти Большую британскую энциклопедию.

Большие надежды связаны с применением фуллеренов в медицине. Почти идеальная сферическая структура молекулы фуллерена и микроскопический размер (диаметр 0,7 нм) позволяют ученым рассчитывать на то, что эти молекулы смогут создать механическое препятствие для проникновения вирусов в клетки зараженного организма. Обсуждается также и идея создания противораковых препаратов на основе водорастворимых соединений фуллеренов с внедренными внутрь радиоактивными изотопами. Введение подобного лекарства в ткань позволит избирательно воздействовать на пораженные опухолью клетки, препятствуя их дальнейшему размножению.

Пока основное препятствие на пути разработок связано с нерастворимостью молекул фуллеренов в воде, затрудняющей их прямое введение в организм. Другое препятствие – высокая цена искусственных изотопов. Стоимость фуллеренов высшего сорта составляет около 900 долларов США за грамм, более низкого качества – около 40 долларов за грамм в зависимости от степени чистоты фуллеренов. Эти «недостатки» искусственных фуллеренов искупают фуллерены природные, обнаруженные в земной коре после открытия уникального вещества в научных лабораториях.

Впервые о земном существовании уникального вещества научный мир узнал после того, как один из бывших советских ученых исследовал в Аризонском университете (США) образцы карельских шунгитов и, к удивлению, обнаружил там углеродные глобулы с фуллеренами. С тех пор и начался интенсивный поиск других пород, содержащих фуллерены, возникли вопросы об их происхождении на Земле.

Позднее земные фуллерены были найдены в Канаде, Австралии и Мексике – причем в каждой из этих стран они обнаруживались на местах падения метеоритов. При этом некоторые фуллерены были заполнены: внутри оболочек находились атомы гелия. Странным оказался тот факт, что фуллерены хранили не гелий-4 – изотоп, который обычно присутствует в земных породах, – а редкий для Земли изотоп гелий-3.