Фуллереновые чудеса

П.А. Трошин
(«ХиЖ», 2005, №11)

Все новые и новые химики пытаются найти достойное применение красивым конструкциям, получаемым на основе углеродных сфер. И некоторым это удается.

Фуллерен лечит СПИД?

В настоящее время на основе производных фуллеренов весьма активно разрабатывают различные медицинские препараты. В частности, большие надежды связаны с возможностью найти лекарство от СПИДа. Его вирус весьма изменчив, но в одном нам повезло: важнейший белок, ответственный за проникновение вируса в кровяные клетки — ВИЧ1-протеаза, — имеет сферическую полость диаметром 10 А, форма которой остается по стоянной при всех мутациях. Такой размер почти совпадает с диаметром молекулы фуллерена! Об этом написал один из студентов американскому профессору Ф.Вудлу в том самом незабываемом для химии фуллеренов 1993 году. Профессор пригласил студента работать к себе в лабораторию, и вскоре вышла их статья, в которой они доказали, что производные фуллеренов действительно ингибируют ВИЧ-1-протеазу. С тех пор были проведены сотни экспериментов, много разных производных фуллерена были синтезированы. Но самым перспективным оказалось лишь одно из них. Оно растворимо в воде и впол не успешно «затыкает» активный центр ВИЧ-протеазы (рис. 1), без которой невозможно образование новой вирусной частицы. Сейчас это вещество проходит последнюю стадию клинических испытаний.

pic_2005_11_37-1.jpg
1. Метанофуллерен такого строения (а) отлично помещается в полость протеазы ВИЧ (б) и не дает ей работать

Более того, различные производные фуллеренов показали себя эффективными средствами для лечения онкологических заболеваний и бактериальных инфекций.

Материал третьего тысячелетия

Некоторые производные фуллеренов оказались уникальными материалами, на основе которых были созданы так называемые пластиковые солнечные батареи. Активный слой батареи — смесь производного фуллерена (рис. 2) и проводящих полимеров (политиофенов, полифениленвиниленов). В этих полимерах все двойные связи сопряжены и образуют нанопровода, по которым легко переносится заряд. Принцип работы батарей так же прост: при облучении видимым светом электрон с полимера (это донор) переносится на фуллерен. Дальше электрон мигрирует по соседним фуллереновым шарикам, стремясь к алюминиевому аноду. А положительные заряды (так называемые дырки) бегут по цепи полимера к прозрачному катоду — тонкому слою оксида индия-олова, нанесенному на полимерную подложку.

pic_2005_11_37-2.jpg
2. Подобное соединение фуллерена когда-нибудь поможет создавать солнечные батареи из углерода

Процесс производства батарей несложен. Устройство, напоминающее струйный принтер, заряжают картриджами с раствором производного фуллерена и полимера. Вместо бумаги в принтер вставляют полимерную пленку с проводящим слоем и запускают печать. Далее поверх напечатанной солнечной батареи похожим методом наносят алюминиевый анод.

Готовое изделие представляет собой пленку, которую можно скатывать в рулоны, придавать ей нужный цвет, форму и даже разрезать. Такой материал уже начинают использовать для облицовки стен зданий, производственных корпусов и крыш. Возникает вопрос: ведь производные фуллерена дороги? Да, дороги. Но толщина наносимого слоя составляет полсотни нанометров, а, значит, одного грамма производного фуллерена хватает на сотни квадратных метров пленки.

Разные разности
Кости любят магнитное поле
Ученые биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова исследовали способность магнитоактивных материалов воздействовать на рост и развитие костной ткани у лабораторных животных под управлением внешнего низкочастотного магнитного поля.
Полимеры из метана
Очередную идею, как улавливать и преобразовывать метан, недавно опубликовали инженеры-химики Массачусетского технологического института. И не только придумали, но и успешно испробовали.
Пишут, что...
…европейское сообщество энтомологов избрало насекомым 2025 года древесную осу-паразита Rhyssa persuasoria, которая уничтожает личинки древесных ос, поедающих древесину, и тем самым спасает деревья… …астрономы впервые обнаружили космически...
Стеклянные яблоки
Коробки с елочными игрушками есть, пожалуй, в каждой семье. Порой это настоящее собрание редкостей. Ведь любая игрушка — предмет материальной культуры. Она, как зеркало, отражает эпоху, в которой родилась. Поэтому по елочным игрушкам, как, напри...