МЫСЛЬ
ЖУРНАЛ О НАУКЕ
  • Главная
  • Книги по энергетике
  • ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
  • Электростанция
  • Об издательстве
  • Главная
  • Книги по энергетике
  • ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
  • Электростанция
  • Об издательстве
  • Главная
  • /
  • история открытия
  • /
  • научные открытия
  • /
  • научные сенсации
  • /
  • научные факты

ИГРАЕТ ЛИ БОГ В ФУТБОЛ? ФУЛЛЕРЕНЫ

ARCHIMED TELA
Тринадцать архимедовых тел. Все они имеют грани в форме двух или более различных правильных многоугольников

Быть может, Бог и не играет в кости, но не исключено, что он играет в футбол.

Гарри Крото

Размышляя над Платоновыми телами, Архимед (около 287-212 года до нашей эры) вскоре отметил возможность получения 13 новых почти правильных многогранников. Симметрично срезая все углы куба, тетраэдра, октаэдра, додекаэдра и икосаэдра, можно получить пять их усеченных эквивалентов, которые мы называем архимедовыми телами. Грани этих пяти тел по-прежнему являются правильными многогранниками, хотя не все из них одинаковы; все их вершины схожи, но некоторые грани различаются. Аналогичным образом можно сконструировать еще восемь архимедовых многогранников. Мы можем считать их самыми симметричными телами после Платоновых и звездчатых многогранников.

oktaedr
Усеченный икосаэдр. Иллюстрация к трактату Луки Пачоли «О божественной пропорции». Леонардо да Винчи. 1509

Одно из этих архимедовых тел оказалось особенно важным в масштабах Вселенной и является ключевой фигурой в развитии химии в течение последнего двадцатилетия. Это уникальное тело – усеченный икосаэдр Архимеда. Он имеет 60 вершин, 32 грани, которые стыкуются по три в вершине, и 90 ребер. Из 32 граней 20 являются шестиугольниками, а 12 – пятиугольниками, при этом в одной вершине сходятся два шестиугольника и один пятиугольник.  Это элегантная структура, и она на самом деле вам гораздо более знакома, чем кажется на первый взгляд. Типичный футбольный мяч до недавних пор имел именно такое строение с отдельными пятиугольными фрагментами черного цвета и шестиугольными фрагментами белого цвета.

FULER EKOSAIDR
Рисунок из патентного документа Бакминстера Фуллера № 2682235 (1954)

Архитектор Ричард Бакминстер Фуллер (1895-1983) использовал икосаэдральные формы при конструкции геодезических куполов, которые он изобрел в 1949 году. Бакминстер Фуллер был конструктором-самоучкой. Он опирался на математическую симметрию при разработке сооружений, оптимальных в различных отношениях: с минимальным расходом материалов, с максимальной прочностью конструкции, с простотой в сборке. Он учитывал то, что некоторые материалы, крайне непрочные в одних условиях, приобретают значительную прочность, если придать им определенную геометрическую конфигурацию. Простейший пример тому – яичная скорлупа.

Бакминстер Фуллер предложил оригинальное решение для американского павильона на Всемирной выставке 1967 года в Монреале. Это был особый геодезический купол с гранями, составленными из шестиугольников и пятиугольников, образующих усеченный икосаэдр. Такое замечательное олицетворение симметрии и функциональности впечатлило . многих ученых и конструкторов. В их числе был Гарольд Крото, химик, который всегда интересовался архитектурой и графическим дизайном.

Первая страница обложки журнала Nature от 14 ноября 1985 года, в котором Роберт Кёрл, Гарольд Крото и Ричард Смолли объявили об открытии 60-атомной молекулы углерода

Он был моим коллегой в Сассекском университете и даже участвовал в собеседовании, когда меня принимали на преподавательскую работу. Гарольд давно интересовался возможностью формирования углеродных молекул в виде длинных цепочек в необычных условиях внутри молекулярных облаков в пространстве. Проверка предположений такого рода включает два шага: вначале нужно попытаться получить подобные цепочки в экстремальных условиях, искусственно созданных в лаборатории, а потом выяснить, совпадает ли спектр излучения каких-либо молекул во Вселенной со спектром искусственно созданных цепочек. В 1985 году Гарольд исследовал этот вопрос в лаборатории университета Раиса в Техасе вместе с группой ученых под руководством Ричарда Смолли и Роберта Кёрла, в которую входили также магистранты Джеймс Хит и Шон О’Брайен. Они разбивали небольшие группы атомов углерода лучом лазера, а потом исследовали испаренные частицы после их конденсации, проверяя, образовались ли какие-либо интересные новые углеродные скопления. Они обнаружили, что все новообразованные скопления имели четное число атомов и при некотором изменении условий эксперимента им удавалось получать такие скопления, которые почти всегда содержали 60 атомов углерода.

Гарольд ломал голову над результатами эксперимента, и вся группа пыталась понять, почему углерод преимущественно принимал именно эту 60-атомную форму. Он вспомнил о куполе Бакминстера Фуллера и еще – о похожей игрушке, которую он сделал из картона для своих детей. Позвонив домой в Англию, он уточнил, что в геометрическом отношении его модель была именно усеченным икосаэдром, и понял, что углерод объединяется в такую же структуру, в каждой из 60 вершин которой находится по одному атому. Смолли занялся подготовкой бумажной модели из пятиугольников и шестиугольников. Работа была завершена за безумные 11 дней, начиная с 1 сентября 1985 года, и отправлена в журнал Nature 12 сентября. В редакции статью получили 13 сентября и уже на следующий день опубликовали, а рисунок усеченного икосаэдра украсил первую страницу обложки.

Со временем эти углеродные формы получили множество названий. Первоначально они были названы в память о догадке, навеянной куполом Бакминстера Фуллера. Это название вскоре сократилось до фуллеренов, или же, менее официально, шаров Баки; иногда также их называют соккеренами.

Прототип купола Бакминстера Фуллера – ромбический эннеаконтаэдр. Университет Вашингтона, Сент-Луис. 1954

Эта новая форма углерода произвела настоящую революцию в химии, практически объединив органическую и неорганическую химию и предоставив новые способы создания материалов на молекулярном уровне. Кёрл, Смолли и Крото разделили Нобелевскую премию по химии 1996 года. Эффектный внешний вид фуллеренов сделал их символами современной химии, появилась масса их изображений на обложках журналов, в которых провозглашалось, что открытие таких молекул по своей значимости уступает только открытию ДНК.

Опубликованно 24 ноября, 2019 автором adminmysl. Запись опубликована в рубрике история открытия, научные открытия, научные сенсации, научные факты с метками научные теории, природа, энергия. Добавьте в закладки постоянную ссылку.
ПЕРВЫЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ
В Нидерландах поезда перешли на ветряную энергию

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

    Свежие записи

    • История создания карт созвездий
    • Послание человечества к иному разуму с миссией «Пионер»
    • ПЕРВАЯ ВЫСТАВКА ЖИВОПИСИ. ЦВЕТУЩИЕ КАРТИНЫ
    • ВЕЧНАЯ ИНФЛЯЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ
    • МОСТЫ НАД МУТНОЙ ВОДОЙ. ЦЕПИ И ПРОЛЕТЫ

    Метки

    HACA Хай тек генетика геометрия гипотезы для андроида доисторические животные животные загадки древних законы природы здоровье земля интернет история науки клонирование космонавт красота марс математика нанотехнологии народная медицина народные традиции научные теории природа психология солнце техника для дома туризм человеческие возможности экология энергетика энергия

    Рубрики

    • генная инженерия
    • гороскоп
    • изменеие климата
    • история открытия
    • космос
    • мобильные программы и приложения
    • наука о животных
    • научная медицина
    • научная психология
    • научные загадки
    • научные изобретения
    • научные открытия
    • научные сенсации
    • научные факты
    • необычные истории
    • Путешествия

Рубрики

  • генная инженерия
  • гороскоп
  • изменеие климата
  • история открытия
  • космос
  • мобильные программы и приложения
  • наука о животных
  • научная медицина
  • научная психология
  • научные загадки
  • научные изобретения
  • научные открытия
  • научные сенсации
  • научные факты
  • необычные истории
  • Путешествия

Мета

  • Регистрация
  • Войти
  • Лента записей
  • Лента комментариев
  • WordPress.org

Метки

HACA Хай тек генетика геометрия гипотезы для андроида доисторические животные животные загадки древних законы природы здоровье земля интернет история науки клонирование космонавт красота марс математика нанотехнологии народная медицина народные традиции научные теории природа психология солнце техника для дома туризм человеческие возможности экология энергетика энергия
создано с помощью