Из чего всё сделано? Рассказы о веществе

Нобелевская премия за простое вещество

У вас, возможно, сложилось представление, что с каждым годом химики синтезируют всё более сложные вещества, молекулы которых содержат всё большее количество разных атомов, и что с простыми веществами всё уже давно ясно. Но это далеко не так.

Давайте я расскажу вам историю об одном простом веществе, которое состоит из атомов одного элемента. И элемент этот проще некуда — уже хорошо вам известный углерод. И строение его простое — плоская сетка, сплетённая из правильных шестиугольных ячеек. И имя у него простое — графен.

Тем не менее за получение и изучение свойств этого вещества была присуждена Нобелевская премия по физике за 2010 год. Её получили Андрей Гейм и Константин Новосёлов, выпускники Московского физико-технического института, которые в последние годы работают в Манчестерском университете в Великобритании.

В этой истории много удивительного. Начнем с того, что формально графен был известен любому школьнику старших классов — ведь из его «листов» сложен графит. Физики-теоретики давно и детально описали свойства графена. Вот только получить его не удавалось вплоть до 2004 года.

Медаль лауреата Нобелевской премии — высшая награда в науке. Её учредил более ста лет назад Альфред Нобель, химик между прочим. Одно из его главных изобретений — динамит

Как же это сделали будущие нобелевские лауреаты? Очень просто. Взяли подходящий кристалл графита, приложили к его поверхности обычный скотч и — рванули. Простые решения зачастую оказываются самыми надежными и правильными. К скотчу прилип один-единственный слой графита — столь желанный графен. После этого скотч приложили к поверхности немного окисленной кремниевой пластины, и графен «прилип» к ней. Пришла пора детально изучить его удивительные физические свойства.

Но нас интересует химия. За немногие прошедшие после этого открытия годы химики разработали сразу несколько разных способов получения графена, и теперь это вещество считают одним из наиболее перспективных для будущей электроники.

Кстати, похожая история произошла в конце прошлого века. Началась она в 1973 году, когда российские учёные Д.А. Бочвар и Е.Г. Гальперн предсказали, что может существовать молекула, которую никто никогда не видел. Она должна быть составлена из 60 атомов углерода и напоминать по форме футбольный мяч. Вскоре эти молекулы были обнаружены в межпланетном пространстве с помощью спектров, которые мы обсуждали во второй главе.

В земных условиях фуллерен впервые получили в 1985 году американские учёные Роберт Керл, Харолд Крото и Ричард Смолли. Но в таком ничтожном количестве, что его нельзя было взвесить даже на самых чувствительных весах. Химики засучили рукава и такого напридумывали, что сегодня фуллерен синтезируют граммами и килограммами и стоит он дешевле, чем стекло от Сваровски. А самое главное — придумали, как применить это вещество в самых разных областях, от медицины до солнечных батарей. Нобелевская премия по химии первооткрывателям тоже не заставила себя долго ждать — американские исследователи получили её в 1996 году.

Так что возможности химии далеко не исчерпаны. Каждый год приносит новые открытия, даже в области таких простых веществ. И если вы в будущем решите стать химиком, у вас будет чем заняться — химия хранит ещё много неразгаданных и потрясающе интересных тайн.