Золото, пуля, спасительный яд. 250 лет нанотехнологий

Факт удивительный, но не беспрецедентный. Вот и на страницах этой книги я уже рассказывал о чем-то подобном. Помните спонтанную самосборку молекул поверхностно-активных вещества в мицеллу? Ну а тут атомы углерода самоорганизуются в некую структуру, которая с энергетической точки зрения намного выгоднее других возможных структур. Самое поразительное, что и эту структуру вы знаете, этот объект вы держали в руках, пинали ногами или, в крайнем случае, видели, как это делают другие, на экране телевизора. Это – со временный футбольный мяч, склеенный из пяти-и шестиугольных фрагментов, в нем ровно шестьдесят “вершин”, точек соединения трех фрагментов.

Ничего более совершенного и симметричного, чем этот многогранник, из шестидесяти атомов составить просто невозможно, поэтому обнаруженному кластеру приписали именно эту структуру. И то, что она не противоречила полученным спектральным данным, лишь укрепило уверенность исследователей. Никакими другими доказательствами они не располагали, они не могли даже выделить и “подержать в руках” это вещество, потому что их эксперимент по сути своей выполнялся в очень разреженных условиях, а выход вещества был мизерным. Тем не менее они послали статью в Nature, она вышла 14 ноября 1985 года. Так началась новая эпоха в науке. У нее еще не было названия, но был символ – завораживающе красивый объект, то ли органическая молекула, то ли неорганическая частица размером ровно в один нанометр!

Смолли с Кёрлом и несколькими студентами и аспирантами выполнили серию экспериментов, в ходе которых было обнаружено еще более экзотическое соединение. Представьте себе, что в футбольный мяч при изготовлении вложили теннисный мяч. Тут произошло то же самое, только вложили атом лантана. Причем новое соединение образовывалось “само собой” при одновременном испарении углерода и лантана под действием лазера. Это составило предмет второй опубликованной статьи, ну а третья была посвящена роли кластеров углерода в образовании сажи. За эти три статьи в 1996 году Смолли, Кёрлу и Крото была присуждена Нобелевская премия по химии.

Полагаю, что осенью 1985 года они не задумывались ни о Нобелевской премии, ни о том, что открывают новую страницу в развитии науки, и даже приблизительно не предполагали, какое будущее ждет их детище. Иначе бы не дали ему такое несуразное имя – бакминстерфуллерен. Согласно канонической версии, его структура напоминает купол павильона США на выставке EXPO-67 в Монреале, сконструированный американским архитектором и дизайнером Ричардом Бакминстером Фуллером (1895–1983), отсюда и название. Но в том-то и дело, что лишь напоминает, ведь тот купол Фуллер собрал из тетраэдров, а наш красавец состоит из пяти– и шестиугольников. Скорее всего, первооткрыватели хотели просто почтить память Фуллера, скончавшегося незадолго до того. Фуллер был в США культовой фигурой, не только архитектором и дизайнером, он написал много книг, и ему принадлежит, в частности, такой прекрасный образ, как “Космический корабль Земля”. Так что в Хьюстоне культ Фуллера должен был быть особенно силен.

Научное сообщество быстро сократило название до фуллерена. Интересно, что сам Смолли по возможности избегал пользоваться этим вариантом и предпочитал свой – баки-бол, а открытые позднее углеродные нанотрубки (о них – ниже) именовал баки-трубками.

После открытия фуллерена научные интересы Смолли стали постепенно смещаться от теории к практике. Он разработал один из первых полупромышленных методов получения углеродных нанотрубок и изучал возможности их применения в энергетике. Например, при изготовлении проводов для линий электропередачи. Смолли полагал, что более легкие и хорошо проводящие электрический ток нанотрубки вытеснят в будущем алюминий и медь. Он предлагал также использовать углеродные нанотрубки как наноконтейнеры для хранения водорода, решая таким образом самую больную проблему водородной энергетики. Для внедрения своих разработок Смолли основал компанию “Carbon Nanotechnologies”, а для интенсификации научных исследований – Центр нанонауки и технологии Университета Райса.