В ноябре 1985 года химики представили молекулу беспрецедентной симметрии — бакминстерфуллерен, или «баккибол», открытие, которое изменило материаловедение и принесло его создателям Нобелевскую премию по химии 1996 года. История его появления — это сочетание счастливой случайности, теоретической проницательности и неустанных экспериментов.
Тайна Межзвёздных Углеродных Цепей
Поиски начались в 1970-х годах, вызванные необъяснимыми наблюдениями углеродосодержащих молекул в межзвёздном пространстве. Астрономы обнаружили больше длинных углеродных цепей, чем могли объяснить существующие астрофизические модели. Преобладающая теория предполагала, что охлаждающиеся красные гиганты засеивают эти цепи в космос, но доказательства оставались неполными.
Прорыв в Университете Райса
Ключевой момент наступил в Университете Райса, где химик Роберт Кёрл разработал уникальную технику лазерной вапоризации. Испаряя атомы с металлического диска лазером, а затем охлаждая их в гелиевом облаке, он мог анализировать их состав. Гарри Крото, посетивший Университет Сассекса, предложил заменить металлический диск графитом — чистой формой углерода — чтобы имитировать внешние оболочки красных гигантов.
Незваные Гости
В течение десяти дней в сентябре 1985 года Крото, Кёрл и Ричард Смалли, а также аспиранты Шон О’Брайен и Джим Хит, воспроизвели ожидаемые в звёздных атмосферах длинные углеродные цепи. Однако эксперимент произвёл неожиданных «незваных гостей»: молекулы, содержащие ровно 60 и 70 атомов углерода. Эти структуры были мимолётно замечены в более раннем эксперименте в Exxon, но их значение было упущено из виду.
Фуллереновская Структура
После нескольких дней кропотливого анализа команда поняла, что 60-углеродная молекула, C60, обладает необычайной стабильностью. В отличие от плоского графенового листа, который был бы высокореактивным из-за висячих связей, C60 оказалась на удивление инертной. Разгадка её структуры поглотила команду, которая прибегла к примитивному моделированию с использованием зубочисток, мармеладок и бумажных вырезок.
Наследие Бакминстера Фуллера
Прорыв наступил, когда Крото вспомнил геодезические купола Бакминстера Фуллера — сферические структуры, построенные из взаимосвязанных треугольников. Смалли достал книгу Фуллера на эту тему, и команда узнала структуру молекулы C60: футбольный мяч, состоящий из пятиугольников и шестиугольников. Полученное соединение было названо бакминстерфуллереном в честь дальновидного архитектора и изобретателя.
Расцвет Фуллеренов
Публикация в журнале Nature 14 ноября 1985 года ознаменовала рождение фуллеренов — нового класса замкнутых углеродных молекул. К 1990 году учёные обнаружили, что они могут производить большие количества баккиболлов, пропуская электрическую дугу между угольными стержнями. Это открытие открыло новую область материаловедения, где фуллерены нашли применение в нанотехнологиях, медицине и за её пределами.
История баккиболлов — свидетельство силы любознательного научного поиска. То, что началось как попытка понять межзвёздную химию, превратилось в новаторское открытие, которое переопределило наше понимание молекулярных возможностей углерода.
