Перспективы применения фуллеренов

К настоящему моменту круг возможных применений фуллеренов в основном обозначен [20]. В России, кроме уже отмеченных, проводятся следующие исследования и разработки в различных областях возможного применения фуллеренов (подробнее см. [21]).

В области биологии и медицины созданы водорастворимые аминокислотные и пептидные производные фуллерена Cg0 для использования в качестве адъюван-тов в высокоэффективных вакцинах [22] и антивирусных препаратах [23]; разработан фуллеренсодержащий сорбент для коррекции плазмы крови с целью предупреждения и лечения атеросклероза [24]; ведется изучение перспектив применения фуллерен-кислород-йодного лазера для лечения рака и вирусных инфекций (грант МНТЦ № 2592 «Лазерная фуллерен-кислородная терапия БИОЛОФТ»).

В области энергетики проводятся исследования по разработке накопителей водорода на основе углеродных наноструктур (фуллеренов, УНТ, углеродных нановолокон); изобретенный учеными из НИИ Лазерной физики (г. СПб) фуллерен-кислород-йодный лазер [25] может быть использован в лазерной энергетике для передачи солнечной энергии на большие расстояния с высоким КПД.

В трибологии изучаются трибологические свойства фуллеренов и фуллеренсодержащих материалов для применения в качестве присадок к маслам и консистентным смазкам [26]; разработаны материалы с улучшенными трибологическими свойствами путем введения в полимерное связующее полиэдральной многослойной углеродной наноструктуры фуллероидного типа [27], а также высокотемпературного прессования смесей порошков железа или кобальта и фулле-ритов [28].

В металлургии интерес представляет синтез фуллеренов и их соединений в структуре железоуглеродистых сплавов. Обнаружено зарождение фуллеренов в расплавах сталей в процессе их кристаллизации и присутствие углеродных скоплений в виде фуллеренов на примере серого чугуна [29]; исследованы закономерности формирования фуллеренсодержащих фаз в материалах, полученных методом порошковой металлургии [30].

Некоторые перспективные отечественные разработки представлены в сборнике с символическим названием «Перспективы фуллереновой нанотехноло-гии», вышедшем под редакцией одного из основоположников науки о фуллеренах Э. Осавы [31]. Ряд из них доведен до готовых технологий: это технология производства сверхтвердых материалов на основе фуллеренов [32] и технология наномодифицирования железоуглеродистых расплавов (участвовала в «Конкурсе Русских Инноваций» 2004—2005 года).

Несмотря на многообещающие возможности, общая картина экономического продвижения фуллеренов и продуктов на их основе оказалась более сложной и многогранной, требующей, например, принципиальных технологических изменений, учета возможных экологических опасностей и т.д. Практическое применение фуллеренов в России пока ограничено, они используются для изготовления элементов высокоточных приборов, в качестве катализаторов при синтезе алмазов из графита, наномодификаторов углепластиков, для придания гидрофобных свойств мра-мороподобным породам при реставрационных работах и др. В последнее время учеными из Санкт-Петербурга предлагается использовать в качестве нового более дешевого нанокластерного материала дуговую углеродную сажу. Как отмечено уже на нынешней конференции: более широкому применению фуллеренов могла бы способствовать ориентация на «средние», а не только высокие технологии.

Заключение

Несмотря на отсутствие промышленных реализаций, интерес к изучению фуллеренов и их производных продолжает оставаться в мире на достаточно высоком уровне [8]. Россия занимает здесь неплохие (более высокие, чем в целом в физике и химии) позиции, проводя исследования по всем основным направлениям науки о фуллеренах. В короткие сроки удалось сформировать национальное научное сообщество, занимающееся проблемами этой науки на мировом уровне. В качестве подтверждения можно отметить «точки превосходства»: ультратвердый материал на основе фуллерена С60; фуллерен-кислород-йодный лазер; ферромагнитный полимеризованный фуллерен С60. Имеются значительные достижения в области исследования нелинейно оптических свойств фуллеренов, создания на их основе противовирусных вакцин и др. Целый ряд публикаций российских авторов обладает высоким импакт-фактором, вышли первые отечественные монографии по фуллеренам (2001, 2005 гг.). Успешные российские разработки отличает, как правило, высокая наукоемкость (связь с фундаментальными исследованиями), изначальная направленность на опережение, а не повторение зарубежных результатов. По ряду характерных показателей [33] внедрение углеродных наноструктур способно стать важным сектором формирующейся в мире экономики знаний. Чтобы вписаться в этот процесс, России предстоит преодолеть целый комплекс проблем, главная из которых — низкий внутренний спрос на знания. Без этого наука будет оставаться невостребованной со всеми вытекающими для страны негативными последствиями: отток перспективной молодежи за рубеж, старение исследовательских кадров, оголение национальной инновационной системы и т.д.