Materialshunoslik va yangi materiallar texnologiyasi

Fulleren–oldindan ma’lum bo’lgan olmos va grafit singari uglerodnig bu shakli 1985-yilda astofiziklar tomonidan yulduzlararo chang spektrini tushuntirish vaqtida aniqlangan.Uglerod atomi yuqori simmetrik C₆₀ molekulasini hosil qilishi mumkin. Bunday molekula 60 uglerod atomlaridan tuzilgan bo’lib ular o’zaro 1 nm diametrga teng sharda joylashgan va futbol koptogiga o’xshaydi. L. Eyler teoremasiga ko’ra uglerod atomlari 12 ta to’g’ri beshburchak va 20 ta noto’g’ri oltiburchaklar paydo qiladi. Uglerod molekulasi olti va besh burchakli uy qurgan arxitektor R.Filler sharafiga qo’yilgan. Dastlab fulleren kam miqdorda, 1990 yildan esa katta masshtabda ishlab chimqarish texnologiyasi yaratildi.
Fulleretlar. C₆₀ molekulari o’z navbatida yoqlari markazlashgan kub panjaraga ega va yetarlicha kuchsiz molekulalararo bog’lanishga ega fullerit kristallarini hosil qilishi mumkin. Bu kristallda oktaedrik va tetroedrik bo’shliqlar mavjud va ularda boshqa atomlar bo’lishi mumkin. Agar oktaedrik bo’shliq ishqoriy metallar ((¨=K (kaliy), Rb (rubidiy), Cs (tseziy)) bilan to’ldirilsa xona haroratidan past haroratda bu moddalar strukturasini o’zgartiradi va yangi polimer material ¨₁C₆₀ paydo bo’ladi. Agar tetroedrik bo’shliq ham to’ldirilsa kritik 20–40 K haroratga ega yuqori o’tkazuvchan ¨₃C₆₀ material paydo bo’ladi. Yuqori o’tkazuvchan fulleritlarni SHtutgartda joylashgan Maks Plank nomidagi institutda o’rganiladi. Materiallarga noyob xossalar beradigan boshqa qo’shimchali fulleritlar ham mavjud. Misol uchun ¨₁C₆₀-etilen ferromagnit xossaga ega. Kimyo sohasida olib borilgan tinimsiz mexnat, 1997 yilgan kelib 9000 ga yaqin fulleren birikmalarning aniqlanishiga olib keldi.
Uglerodli nanotrubka. Ugleroddan juda ko’p atomi bo’lgan molekula olish mumkin. Uzunliki bir necha o’n mikron, diametri 1 nm bir qatlamli trubkada S»1 000 000 atom bo’lishi mumkin. Trubka yuzasidagi to’g’ri oltiburchakning uchlarida uglerod atomlari joylashgan. Trubka oxiri 6 ta to’g’ri beshburchak bilan yopilgan.
Uch o’lchamli fazoda to’g’ri beshburchak, oltiburcha va yettiburchaklarni kombinitsiyalash orqali turli shakldagi uglerod sirtlarini olish mumkin. Bu nanoqurilmalar geometriyasi, ularning ajoyib fizikaviy hamda kimyoviy xossalarini belgilaydi. Natijada yangi material va ularni ishlab chiqarish texnologiyalari bo’lishi imkonini beradi.
Molekulyar dinamika hisoblari va kvant modellari yordamida uglerod materiallari fizikaviy hamda kimyoviy xossalarini oldindan aytish mumkin.
Bir qatlamli trubkalar yaratish bilan bir qatorda ko’p qatlamli trubkalar yaratish imkoni mavjud. Nanotrubkalarni ishlab chiqarishda maxsus katalizatorlardan foydalaniladi.
Yangi materiallarni avfzalligi nimada? Uchta xossaga to’xtalamiz.