Фуллерены, астралены и перспективы их применения в микро- и наноэлектронике - Реферат

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" Кафедра "микрорадиоэлектроники и технологии радиоаппаратуры" Выполнила студентка группы 2106Свое название эти вещества получили по имени американского инженера и архитектора Ричарда Букминстера Фуллера, конструировавшего полусферические архитектурные сооружения, состоящие из шести-и пятиугольников. Открытие фуллеренов - новой формы существования одного из самых распространенных элементов на Земле - углерода, признано одним из удивительных и важнейших открытий в науке XX столетия. Несмотря на давно известную уникальную способность атомов углерода связываться в сложные, часто разветвленные и объемные молекулярные структуры, составляющую основу всей органической химии, фактическая возможность образования только из одного углерода стабильных каркасных молекул все равно оказалось неожиданной. Первоначально возможность существования структуры, состоящей из 60 углеродных атомов (С60-фуллерена), была обоснована теоретически (Д.А. Новый этап наступил в 1990 г., когда был найден метод получения новых соединений в граммовых количествах, и описан метод выделения фуллеренов в чистом виде.Молекулы фуллеренов могут содержать от 20 до 540 углеродных атомов, расположенных на сферической поверхности. Наиболее устойчивое и лучше изученное из этих соединений - С60-фуллерен (60 атомов углерода) состоит из 20 шестичленных и 12 пятичленных циклов. Наиболее стабильный изомер (показанный на рисунке) имеет структуру усеченного икосаэдра, в которой отсутствуют двойные связи в пентагонах. Икосаэдр (от греч. eikosi - двадцать, hedra - грань) - правильный многогранник, имеющий 20 граней (в виде равносторонних треугольников), 30 ребер, 12 вершин (в каждой сходится 5 ребер). Все атомы углерода в молекуле С60-фуллерена находятся в sp2-гибридном состоянии и связаны с тремя другими атомами углерода.Столь бурное развитие химии фуллеренов связано с особенностями строения этой молекулы и наличием большого числа двойных сопряженных связей на замкнутой углеродной сфере. В отличие от бензола, где длины C-C связей одинаковы, в фуллеренах можно выделить связи более "двойного" и более "одинарного" характера, и химики часто рассматривают фуллерены как электронодефицитные полиеновые системы, а не как ароматические молекулы. Первоначально представлялось возможным присоединение к фуллерену шестидесяти атомов водорода. Поэтому известные на настоящий момент молекулы полигидрофуллеренов содержат от 2 до 36 атомов водорода для фуллерена C60 и от 2 до 8 - для фуллерена C70. В первых работах авторы пытались получить хлориды С60 путем взаимодействия хлора и фуллерена в различных растворителях.Уникальная избирательность наноразмерных надмолекулярных образований органических полимеров к внешним воздействиям позволяет использовать нанополимеры в качестве сенсоров различного назначения.Углеродные нанотрубки рассматриваются как катоды для изготовления плазменных панелей.Эндопроизводные фуллеренов, содержащие щелочные и редкоземельные элементы (калий, рубидий, цезий и др.), обладают сверхпроводящими свойствами.Теоретически показано, что эндопроизводные фуллеренов, модифицированные возбужденными атомами водорода, могут стать абсолютными поглотителями электромагнитного излучения.Двумерные многослойные структуры из пленок нанометровой толщины обеспечивают максимальное отражение электромагнитных волн, т.е. могут служить эффективными рентгеновскими зеркалами.

Содержание

1. Фуллерены

1.1 История открытия

1.2 Строение

1.3 Химия фуллеренов

2. Астралены

3. Техническое применение наноразмерных частиц в электронике

3.1 Сенсоры

3.2 Эмиттеры

3.3 Сверхпроводники

3.4 Поглотители

3.5 Рентгеновские зеркала

Список литературы

1. Фуллерены

Фуллерены - удивительные полициклические структуры сферической формы, состоящие из атомов углерода, связанных в шести- и пятичленные циклы. Это новая модификация углерода, для которой, в отличие от трех ранее известных модификаций (алмаза, графита и карбина), характерна не полимерная, а молекулярная структура, т.е. молекулы фуллеренов дискретны.

1.1 История открытия