Алмаз является сверхтвердым соединением, а графит представляет собой жирную мягкую субстанцию. Эти две крайние формы всегда интересовали физиков и химиков всего мира.
Атомы углерода в молекуле алмаза находятся в центре тетраэдра, в то время как четыре других атома образуют вершины этой геометрической фигуры. Подобное строение и придает алмазу его всем известную твердость.
В графитовой структуре атомы углерода объединяются в кольца, имеющие по шесть углов, в совокупности кольца составляют сетку, которая напоминает пчелиные соты. Сетки образуют многослойную форму и связаны друг с другом слабо. Это и определяет свойства графита – мягкость и легкость расслоения.
В одной из российских лабораторий ученые провели уникальный опыт: они смогли так преобразовать графит, что новое синтезированное вещество могло с легкостью резать алмаз, словно масло. В результате экспериментов и были обнаружены фуллерены, которые произвели сенсацию в мире науки. Они являются совершенно уникальной, принципиально иной формой строения углерода.
Как уже было сказано, молекула фуллерена сферической формы. Она имеет четкую структуру, состоит из шести– и пятиугольников, причем атомы углерода, ее составляющие, отличаются сильной связью друг с другом. Внешне она похожа на покрышку мяча для игры в футбол и состоит из полых ионов углерода. Фуллерены сразу же начали широко использоваться в медицине, различных областях электроники, промышленности. На их основе стало возможным изобретение новых уникальных материалов. Их применение упрощает и повышает эффективность высоких технологий, улучшает качество работы приборов.
К примеру, в США на основе фуллеренов создана тончайшая пленка для солнечных батарей. В Швеции во время экспериментов с фуллеренами был синтезирован материал, который обладает свойствами магнита и может применяться для изготовления более совершенных, чем существующие ныне, носителей информации. Ростовские ученые заняты разработкой углеродных микропроцессоров, совмещаемых с человеческим организмом. В медицине ученые планируют «построить» из сферических молекул фуллерена преграду для попадания вирусов в клетки организма и создать на основе синтеза фуллеренов с радиоактивными веществами препараты против рака с избирательным действием на больные клетки.
Однако осуществление всех этих фантастических проектов тормозила высокая стоимость лабораторных фуллеренов. Поэтому обнаружение фуллеренов в природе стало не меньшей сенсацией, чем получение их искусственный путем.
Первые доказательства того, что уникальные фуллерены существуют на Земле в естественных условиях, были получены в Аризонском университете (США) С. Ципурским. Он проводил исследование шунгитов из Карелии, образцы которых он, эмигрируя из России, взял с собой совершенно без какого-либо научного умысла – просто как память о Геологическом институте Российской академии наук, в котором он ранее работал. Результаты исследований были потрясающими: карельские шунгиты содержат фуллерены! Пока никто не смог объяснить их происхождение, как и загадку зарождения самого минерала.
Естественные природные фуллерены также были обнаружены в Австралии, Канаде и Мексике. Удивительным является факт, что во всех случаях их находили в местностях, где когда-либо происходило падение метеорита. Часть найденных фуллеренов содержала атомы гелия. Загадочным остается содержание внутри таких фуллеренов не гелия-4, обычного для земных пород, а изотопа гелий-3, чрезвычайно редкого для месторождений на нашей планете.
Теперь ученые получили подтверждение космического происхождения таких фуллеренов, родиной которых могли быть так называемые углеродные звезды. Было установлено, когда подобные фуллерены попали на Землю.
Точкой отсчета стал возраст кратера, образовавшегося от падения метеорита. Например, в Канаде подобное событие произошло примерно два миллиарда лет назад. Это время археологи называют архейской эрой. Другие фуллерены оказались на Земле приблизительно 250 млн лет назад. Кстати, именно тогда произошло катастрофическое столкновение гигантского астероида с Землей.
Так что фуллерены, обнаруженные в шунгитовых породах, существовали, когда наша планета была еще полностью безжизненной. Ученые высказывают вполне обоснованное мнение, что сама жизнь зародилась в шунгитовой воде, так как структуры соединений шунгита чрезвычайно сходны со строением ферментов, имеющихся в клетках, а также с гемоглобином.