Рис. 17. Кристаллы фуллерита C60.

 

Фуллеритами называют твердое состояние фуллеренов. Они представляют собой молекулярные кристаллы с ван-дер-ваальсовскими взаимодействиями между молекулами. Их можно получить в результате выпаривания, например, толуольных фуллереновых экстрактов, получаемых при выделении фуллеренов из сажи после электродугового синтеза. Наиболее изученная система такого рода — кристалл С₆₀. Исследования кристаллов высших фуллеренов затруднены сложностью их получения.

Рис. 18. Гранецентрированная кубическая решётка.

При комнатных температурах кристалл С₆₀ имеет гранецентрированную кубическую (ГЦК) решётку, но при понижении температуры происходит фазовый переход первого рода (Т_кр≈260 К) и кристалл С₆₀ меняет свою структуру на простую кубическую. При температуре Т > Т_кр молекулы С₆₀ хаотично вращаются вокруг своего центра равновесия, а при её снижении до критической, две оси вращения замораживаются. Полное замораживание вращений происходит при 165 К.

Кристалл фуллерита имеет плотность 1,7 г/см³, что значительно меньше плотности графита (2,3 г/см³) и тем более алмаза (3,5 г/см³), так как молекулы фуллеритов полые.

Рис. 19. Структура фуллерита.

 

Чистые фуллериты являются полупроводниками, в то время как интеркалированный фуллерит (он же фуллерид) приобретает свойства сверхпроводника.

Полимеризованный фуллерит является самым твердым веществом, известным науке (примерно в 2 раза твёрже алмаза). Теоретически, из него можно изготавливать инструменты для обработки легированных сталей и алмазов, что, однако далеко от практической реализации.

Рис. 20. Крупнокристаллический порошок фуллерита C60. Изображение получено с помощью растрового электронного микроскопа.

 

К содержанию.