Новые возможности фуллеренов для медицины, электроники и саперов

Американские исследователи показали, что определенные наночастицы можно воспламенять с помощью маломощного лазера. Как сообщает агентство «ИнформНаука», статья об этом появилась на сайте журнала Nature Nanotechnology. Ее авторы — сотрудники Университета Флориды Виджай Кришна (Vijay Krishna), Нафанаил Стивенс (Nathanael Stevens), Бен Купман (Ben Koopman) и Бридж Муджил (Brij Moudgil).

По словам исследователей в работе использовались лазеры лишь ненамного большей мощности, чем в лазерных указках. Однако эти лазеры способны разогревать или даже поджигать специальным образом деформированные фуллерены — сложные молекулярные соединения углерода, в нормальных условиях имеющие вид выпуклого многогранника. «Вся прелесть в том, что здесь используются лазеры очень низкой мощности», пишет Муджил — профессор материаловедения, директор Научно-исследовательского центра инженерии частиц при Университете штата Флориды, где проводились исследования.

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]


Исследователи использовали лазеры мощностью в диапазоне от 500 милливатт. Они считают, что данной энергии достаточно, чтобы инициировать процесс «развертывания» так называемых функционализированных фуллеренов. Этот процесс быстро высвобождает энергию, накопленную при образовании этих необычных молекул, в результате чего начинается бурное выделение тепла. Выбрасываемая энергия намного превышает энергию лазерного луча.

В своей статье авторы описали три эксперимента, в которых применяется это открытие. Во-первых, в лабораторных условиях в раковые клетки вводились деформированные полиоксифуллерены — сами по себе безвредные для живого организма. Затем «заминированная» клетка нагревалась с помощью маломощного лазера. Сгорание фуллеренов взрывало клетку изнутри. Таким образом, раковые опухоли можно уничтожать, не нанося вреда окружающим тканям.

В статье также описывается подрыв небольшого количества взрывчатого вещества с помощью функционализированных фуллеренов. Сам по себе лазерный луч обладает недостаточной энергией, чтобы инициировать подрыв взрывчатки. Однако лазер поджигает так называемые карбоксифуллерены, внедренные в нее в роли детонатора. Выделяемого ими тепла достаточно, чтобы заставить взорваться весь заряд. Подобный метод мог бы здорово упростить саперные работы в горном деле, прокладке туннелей или сносе зданий — вместо использования дистанционных электрических детонаторов можно было бы просто «указывать» на заряд лазерным лучом.

Третье применение фуллереновых «бомб», описанное в работе, — сверхточная литография. Ученые покрыли лист мелованной бумаги полиоксифуллеренами, а затем с помощью лазера сверхвысокого разрешения выписали на нем миниатюрные буквы UF. Такая технология может оказаться чрезвычайно полезной для создания сложных структур на компьютерных микросхемах.

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]


Хотя в статье это и не упоминается, у ученых есть еще ряд пока что нереализованных идей — так, добавляя в бензин фуллереновые добавки и воспламеняя их лазером, можно будет отказаться от традиционных свеч зажигания в автомобилях. Более полное выгорание топлива в цилиндре должно привести к повышению мощности двигателя и уменьшению вредных выбросов.







Опубликовано в NanoWeek, 23 - 29 марта 2010 г, No. 103