Фуллерен представляет собой
семейство шарообразных (сферических) замкнутых полых молекул разных
размеров. Их поверхность состоит из соприкасающихся шестиугольников
(гексаэдров) и пятиугольников (пен-тагонов), в вершинах которых
расположены атомы углерода — С.
Разные фуллерены этого семейства
отличаются числом атомов углерода и соответственно числом
многоугольников и диаметром шара (сферы). Общий символ фуллеренов —
Сп, где п — число атомов углерода, образующих
данный фуллерен. На сегодня известны фуллерены С32,
С44,-С60' с70,
с80,...с240, С550...
.
Наиболее изучена структура,
свойства и технология получения фулле-рена С60, который состоит
из 20 шестиугольников и 12 пятиугольников. Атомы углерода в вершинах
многоугольников соединены ковалентными Sp2 — гибридными
связями. Каждый атом связан в молекуле с тремя соседними атомами одной
короткой (0,139 нм) и двумя длинными (0,1493 нм) связями. Фуллерен
С60 обладает оксаэдрической симметрией.
Валентные электроны размещены на
поверхности сферы вдоль направления связей.
Центр шара свободен от атомов и
представляет собой свободную сферу, в которой могут размещаться атомы
других элементов. Они играют роль легирующих примесей. В фуллеренах
больших размеров в этих порах могут размещаться даже молекулы, в том числе
молекулы других фуллеренов малых размеров. Легированные фуллерены называют
эндо-эдральными, при легировании металлом —
эндометаллофуллеренами.
Одним из освоенных методов
синтеза эндоэдральных фуллеренов является метод, основанный на реакции
ядерных превращений. В этом
случае валентные электроны
металла передаются фуллереновой оболочке. В результате, внутри
фуллерена оказывается положительный ион. От валентности
внедренного иона зависят электрические свойства и тип магнитных
свойств фуллеренов. На рис. 2.4 показана схема эндометаллофулле-рена
МеаС82.
Практический интерес представляют
фуллерены в кристаллическом состоянии. В этом случае их называют
фуллеритами. Фуллериты С60 в кристаллическом состо-Рис. 2.4. Эндометаллофуллерен янии
обладают при температуре 300 К ре-Меас82 щеткой ГЦК
(К12), в узлах которой раз-