Як Річард Смоллі відкрив бакмінстерфулерен і змінив нанотехнології

1

Річард Еге. Смоллі найбільш відомий одним молекулярним відкриттям. Воно принесло йому Нобелівську премію з хімії 1996 року. Він розділив цю честь з Робертом Ф. Керлом-молодшим та сером Харольдом У. Кротто. Вони виявили вуглець-60. Наукове співтовариство називає його бакмінстерфулереном. У світі його називають бакмінстерфулереном або «баккетом». Це було перше своєрідне відкриття.

Смоллі народився в Акроні, штат Огайо, 6 червня 1943 року. Він помер у Х’юстоні, штат Техас, 28 жовтня 2005 року. Він був американським хіміком та фізиком. Його шлях до Нобелівської премії розпочався у Прінстонському університеті. Там він отримав ступінь доктора філософії у 1973 році. Після цього він проходив постдоківське стажування в університеті Чикаго. Потім він переїхав до Університету Райсу в Х’юстоні. Там він почав викладати у 1976 році. До 1982 року він займав кафедру Гене та Нормана Хакермана з хімії. 1990 року він додав до своєї посади кафедру фізики.

Апарат, що виявив нову форму вуглецю

Університет Райса став місцем народження фулеренів. То була третя відома форма чистого вуглецю. До цього були відомі лише алмаз та графіт. Смоллі створив спеціальний інструмент для роботи. То був апарат лазерного надзвукового кластерного пучка. Машина могла випаровувати будь-який матеріал. Вона перетворювала матеріал на плазму атомів. Потім дослідники могли вивчати кластери, що утворюються. Це були агрегати від десятків до багатьох десятків атомів.

Прорив стався завдяки розмові. Кротто відвідав лабораторію Смоллі. Він побачив апарат. Він зрозумів, що може моделювати хімічні умови. А саме атмосферу вуглецевих зірок. Це міг би надати докази його гіпотези. Він вважав, що вуглецеві ланцюги зароджуються у зірках. Смоллі погодився перевірити це.

11-денний експеримент, який визначив цілий напрямок

Експерименти проходили у вересні 1985 року. Вони тривали одинадцять днів. До команди входили Кротто, Смоллі та Керл. Студенти-помічники Джеймс Хіт, Юань Лю та Шон О’Брайєн допомогли виконати роботу. Апарат Смоллі випаровував графіт. Лазер вплинув на вуглець. Вони моделювали атмосферу гігантських зірок.

Результати були негайними. Дослідження підтвердило, що вуглецеві ланцюги можуть бути одержані. Але з’явилося щось інше. Спонтанно утворився невідомий вид вуглецю. Він був рясним. Він містив 60 атомів.

Атоми фулеренів розташовані в замкнутій оболонці.

Ця молекула була стабільною. C60 – найменший стабільний фулерен. 60 атомів вуглецю з’єдналися у клітину. Зв’язки нагадували шви на футбольному м’ячі. Форма відповідала геодезичним куполам архітектора Р. Бакмінстера Фуллера. Звідси й назва – бакмінстерфулерен. Або просто “баккет”.

Смоллі був провідним прихильником нанотехнологій. Його робота заклала основу для цієї галузі. Він відіграв ключову роль у Національній ініціативі з нанотехнологій. Ця федеральна програма розпочалася 2000 року. Вона залишається великим напрямком досліджень та розробок. Спадщина Смоллі – це не лише молекула. Це інфраструктура, що він допоміг створити для наноміру.