В противоположность алмазу, графиту и карбину, фуллерен является новой формой углерода.
Молекула фуллерена является органической молекулой, а кристалл, образованный такими молекулами (фуллерит) – это молекулярный кристалл, являющийся связующим звеном между органическим и неорганическим веществом.
В фуллерене плоская сетка шестиугольников – графитовая сетка – свернута и сшита в замкнутую сферу. При этом часть шестиугольников преобразуется в пятиугольники. Природой задана четкая последовательность этого соединения – каждый шестиугольник граничит с тремя шестиугольниками и тремя пятиугольниками, а каждый пятиугольник граничит только с шестиугольниками. Атомы углерода, образующие сферу, связаны между собой прочной связью. Образуется структура – усеченный икосаэдр, который имеет 10 осей симметрии третьего порядка, 6 осей симметрии пятого порядка. Каждая вершина этой фигуры имеет трех ближайших соседей. Каждый шестиугольник граничит с тремя шестиугольниками и тремя пятиугольниками, а каждый пятиугольник граничит только с шестиугольниками. Каждый атом углерода в молекуле С60 находится в вершинах двух шестиугольников и одного пятиугольника и принципиально неотличим от других атомов углерода.
Благодаря своему сетчато-шарообразному строению фуллерены оказались идеальными наполнителями и идеальной смазкой. Они катаются, словно шарики размером с молекулу, между трущимися поверхностями.
Фуллерены можно использовать в нанотехнологиях, медицине, ракетном строительстве, в военных целях, электронике, машинном производстве, в производстве технической продукции, компьютеров и других отраслях.
Например, американские исследователи разработали технологию, которая позволяет практически на любую поверхность наносить тончайшие элементы солнечных батарей, которые представляют собой многослойную полимерную пленку, содержащую все те же фуллерены. На сегодняшний день такие элементы обладают пока примерно в четыре раза более низким коэффициентом полезного действия, чем традиционные батареи на основе кремния, но они значительно проще и дешевле в производстве. Возможно, уже в ближайшем будущем промышленность технологически развитых стран мира начнет выпускать солнечные батареи рулонами – как обои....Комбинируя внутри углеродных шаров разные атомы и молекулы, можно создавать самые фантастические материалы будущего.
В одном из университетов Швеции в ходе опытов с фуллеренами неожиданно для самих ученых был получен слоеный материал, напоминающий фольгу, проложенную тонкими слоями бумаги. Прозрачный и гибкий материал обладал магнитными свойствами и сохранял их даже при температуре свыше 200 градусов. Такой материал можно использовать для создания компьютерной памяти с помощью записи лазерным лучом. Благодаря этому будет достигаться очень высокая плотность носителя информации.
Большие надежды связаны с применением фуллеренов в медицине. Почти идеальная сферическая структура молекулы фуллерена и микроскопический размер (диаметр 0.7 нм) позволяют ученым рассчитывать на то, что эти молекулы смогут создать механическое препятствие для проникновения вирусов в клетки зараженного организма. Обсуждается также идея создания противораковых препаратов на основе соединений фуллеренов растворимых в воде с внедренными внутрь радиоактивными изотопами. Введение такого лекарства в проблемную зону ткани позволит избирательно воздействовать на пораженные опухолью клетки, препятствуя их дальнейшему размножению.
«Фаршированные» фуллерены, включив в свою внутреннюю полость другие молекулы, приобретают совершенно иные свойства.
Уже сегодня с помощью фуллеренов доставляют в клетку и размещают на поверхности клеточных мембран антибиотики, витамины и гормоны, а также фрагменты генетического кода при создании трансгенных животных и растений.
В настоящее время на основе фуллеренов синтезировано более 3 тысяч новых соединений. Перспективы развития синтеза фуллеренов связаны с особенностями строения молекул фуллеренов и наличием большого числа двойных сопряженных связей на замкнутой углеродной сфере. Комбинация фуллерена с представителями множества известных веществ открывает для химиков-синтетиков возможность получения разных производных этих соединений, которые могут найти применение в различных отраслях промышленности и техники.
Электропроводные свойства шунгитовых пород и способность снижать уровни электромагнитных излучений с частотой 10 кГц – 30 Ггц и электрических полей с частотой 50 Гц позволили создать новые электропроводные материалы, обладающие радиоэкранирующими и радиопоглощающими свойствами; электропроводные краски, бетоны, асфальты, отделочные материалы, штукатурные растворы и др. На основе этих материалов из шунгита разработаны нагреватели, созданы материалы, экранирующие электромагнитные излучения, показана возможность создания новых строительных материалов и др.
...Целебные свойства фуллеренов в воде резко усиливаются. Ученые установили, что фуллерен является самым мощным и длительно действующим природным антиоксидантом.
Искусственные изотопы фуллеренов имеют высокую цену. Стоимость фуллеренов самого высокого качества составляет около 900 долларов США за грамм, более низкого качества – около 40 долларов за грамм в зависимости от степени чистоты. Эти «недостатки» искусственных фуллеренов в полной мере искупают природные фуллерены, которые были обнаружены в земной коре после открытия уникального вещества в научных лабораториях.
Впервые о земном существовании уникального вещества – фуллеренов, научный мир узнал после того, как один из бывших советских ученых исследовал в Аризонском университете (США) образцы карельских шунгитов и, к своему удивлению, обнаружил там углеродные глобулы с фуллеренами. После этого и начался интенсивный поиск других пород, содержащих фуллерены, возникли вопросы об их происхождении на Земле.
Позднее земные фуллерены были найдены в Канаде, Австралии и в Мексике – и в каждой из этих стран они были обнаружены на местах падения метеоритов. При этом некоторые фуллерены были заполнены: внутри оболочек находились атомы гелия. Странным оказался тот факт, что фуллерены хранили не гелий-4 – изотоп, который обычно присутствует в земных породах, а редкий для Земли изотоп гелий-3.
По мнению ученых, такие фуллерены могли образоваться только в космических условиях, в так называемых углеродных звездах или в ближайшем их окружении.
...По «космической» гипотезе шунгит мог содержаться в осколках гигантского метеорита, принесшего из космоса на Землю часть разрушившейся древней углеродной планеты, на которой могли существовать кислородные формы жизни.
Ученым удалось определить время появления исследованных фуллеренов на Земле. Кратер от падения канадского метеорита образовался около двух миллиардов лет назад, в архейскую эру, когда Земля еще была безжизненна. Другие фуллерены были обнаружены на границе отложений пермского и триасового периодов, их возраст оценен в 250 млн лет. Именно тогда в Землю врезался гигантский астероид, вызвавший катастрофические разрушения и смену климата.
Химический состав и свойства
Шунгит содержит в себе практически всю таблицу Менделеева. Однако потрясающей особенностью шунгита является то, что в воду из него выходит только то, что необходимо и полезно живому организму.
Шунгит адсорбционно активен по отношению к бактерицидным клеткам, фагам, патогенным сапрофитам. Частицы шунгита, независимо от их размера, обладают биполярными свойствами. Следствием этого является высокая адгезия и способность шунгита смешиваться без исключения со всеми веществами. Шунгит обладает также высокими бактерицидными свойствами. Шунгитовая порода обладает сорбционными, каталитическими, бактерицидными свойствами, биологической активностью, способностью поглощать и нейтрализовывать электромагнитные излучения высоких частот.
Шунгит является эффективным веществом для очистки водопроводной воды от хлорорганических веществ (радикалов, диоксинов– высокотоксических веществ, обладающих разносторонней физиологической активностью и оказывающих тератогенное, мутагенное и канцерогенное действие; способных накапливаться в организме).
Благодаря каталитическим свойствам шунгит способен длительное время очищать воду от разного типа органических веществ: фенолов, жирных высокомолекулярных кислот, спиртов, веществ лингоуглеводного комплекса, древесных и торфяных гидролизатов, водорастворимых смол гидролиза, гуминовых веществ, а также ряда газов, разрушая органические вещества до элементарных оксидов (СO2, Н2O) и осаждая (на 70–90 %) из воды нерастворимые соли (карбонаты, оксалаты и др.).
Современные исследования шунгита
За последние годы российскими специалистами были проведены различные исследования по возможным областям применения шунгитовых пород. Велось изучение актуальных на сегодняшний день экологических проблем, в которых шунгитовые породы наиболее перспективны для использования. Применение шунгитовых пород для металлургии достаточно давно и детально исследовано, поэтому экономическая и технологическая целесообразность их использования сегодня очевидна.
В 2005 году были проведены исследования по использованию шунгитовых пород, как комплексного сорбента и фильтрующего материала для очистки питьевых, сточных, ливневых и вод оборотного водоснабжения и водоподготовки (кондиционирования) питьевых вод и вод специального назначения. Разработаны и зарегистрированы ТУ 2164-002-73698942-05– Шунгит для водоочистки и водоподготовки «Экофил».
В 2006 году в Российском государственном аграрном университете – МСХА им. К.А. Тимирязева (город Москва) были проведены исследования по оценке влияния шунгитовых пород на плодородие почв и развитие растений. По результатам проведенных работ был составлен отчет и сделано заключение о положительном влиянии шунгита на плодородие почв и урожай сельскохозяйственных культур, а также о возможности использования его для конструирования и детоксикации городских почв. По рекомендациям Российского государственного аграрного университета– МСХА им. К.А. Тимирязева были разработаны ТУ 2189-003-73698942-06 «Экофил» – шунгит для повышения урожая сельскохозяйственных культур, для конструирования городских почв и грунтов для рассады.
В Российском государственном открытом техническом университете путей сообщений (РГОТУПС) (город Москва) и в его филиале в Казани ведутся исследования по использованию шунгитовых и шунгитсодержащих пород для очистки от загрязнений в системе железных дорог России. Специалистами компании ООО «Меандр» разработаны и зарегистрированы ТУ 5717-004-73698942-08 – Щебень шунгитовый «Экофил» для использования в качестве экологической добавки (барьера) в щебень оснований дорожного покрытия автодорог, балластного слоя железнодорожного пути, отсыпки кустовых скважин в нефтедобывающей промышленности для предотвращения загрязнения нижележащих грунтов, поверхностных и подземных вод.
В 2007 году в Российском государственном аграрном университете – МСХА им. К.А. Тимирязева (город Москва) были проведены исследовательские работы по использованию шунгитов для очистки почв от загрязнения их нефтепродуктами. По результатам исследований, которые проводились по высокоуглеродистым разновидностям шунгитовых пород, составлен отчет и выдано заключение. Специалистами компании ООО «Меандр» на основании полученных рекомендаций разработаны и зарегистрированы ТУ 2164-005-73698942-08 «Экофил» – шунгит для очистки почв и водной поверхности от нефтепродуктов».
В 2008 году в НИИ ВОДГЕО проведены научно-исследовательские работы по оценке эффективности использования шунгитовых и шунгитсодержащих пород для технологии питьевого и технического водоснабжения». Впервые были оценены сорбционные, ионообменные каталитические свойства и физико-механические параметры всех разновидностей шунгитсодержащих и шунгитовых пород, позволяющие определить эффективность их использования. Испытания по эффективности адсорбции нефтепродуктов и ПАВ (истинно растворенных в воде) по всем разновидностям пород показали, что эффект очистки достигает 85 %.
...Ученые полагают, что именно в шунгитовой воде могла возникнуть жизнь, поскольку его природные структуры близки к ферментам, присутствующим во всех живых клетках, и даже к гемоглобину крови.
Эффект очистки воды от разлитой нефти достигает 99 %. По результатам работ составлен отчет и выдано экспертное заключение о целесообразности использования шунгитсодержащих и шунгитовых пород участка «Полежаевский» Зажогинского месторождения для технологии питьевого и технического водоснабжения, а также разработаны и зарегистрированы ТУ 2164-006-73698942-08 – шунгитовый материал «Экофил» для питьевого и технического водоснабжения.
НИИ ВОДГЕО – ведущий институт в системе водного хозяйства России готов к практическому внедрению шунгитсодержащих и шунгитовых пород участка «Полежаевский» в конкретные проекты очистных сооружений в регионах.
Исследования антиоксидантных свойств шунгита по отношению к хлорорганическим соединениям и свободным радикалам, выполненные в Московском химико-технологическом университете им. Д. И. Менделеева и Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова, показали, что шунгит выводит свободные радикалы из воды в 30 раз эффективнее, чем активированный уголь. Это является очень важным обстоятельством, поскольку свободные радикалы, образующиеся при обработке воды хлором, оказывают негативное влияние на организм человека и служат причиной многих заболеваний (сердечно-сосудистых, онкологических и др.). Кроме того, шунгит благодаря сорбционной активности по отношению к патогенной микрофлоре (в т. ч. к кишечной палочке) имеет выраженные бактерицидные свойства. Это позволяет проводить эффективное обеззараживания питьевой воды этим минералом в водоподготовке и водоочистке. Отмечена активность шунгита по отношению к патогенным сапрофитам и простейшим. Проведенный бактериологический анализ показал, что после пропускания воды, содержащей кишечную палочку, через шунгит наблюдается почти полное ее удаление (Коли-индекс изменяется от 2300 кп/л до 3 кл/л). Из 1785 кл/л простейших (инфузории, коловратки, ракообразные) в исходной воде наблюдались лишь единичные экземпляры мертвых простейших (5 кл/л) после обработки. Дополнительно к этим качествам шунгит обладает повышенной биологической активностью.
...Многие патологические изменения в живом организме уходят, и организм возвращается к своему нормальному, здоровому состоянию благодаря действию воды с гидратированным фуллереном С60.
Особенно эффективным и технологически оправданным является применение в фильтрующих системах смесей на основе шунгита с активированным углём или с цеолитом с возможной последующей регенерацией сорбентов. Положительными моментами использования шунгита в качестве фильтра является экологичность, высокая эффективность устранения загрязнений воды различной природы, кондиционирование воды (обогащение полезными элементами), невысокая стоимость фильтрующих устройств и технологий, использующих шунгит по сравнению с мембранными и другими современными методами очистки воды.
...Шунгит можно использовать в подготовке питьевой воды в проточных системах любой производительности, а также в колодцах с целью улучшения качественных характеристик воды и для придания воде полезных свойств.
В 1995 году в России был разработан метод получения молекулярно-коллоидных растворов гидратированных фуллеренов в воде. Ученые попытались воспроизвести природную суть марциальных вод в лабораторных условиях. Для этого была использована вода высокой степени очистки, к которой по специальной технологии добавлялся гидратированный фуллерен С60 в очень малых дозах. После этого ученые стали проводить различные биологические испытания на уровне отдельных биомолекул, живых клеток и целостного организма. Результаты исследований оказались просто поразительными. Практически при любой патологии ученые обнаруживали только положительные биологические эффекты действия воды с гидратированным фуллереном С60, причем эффекты её применения не только полностью совпадали, но и даже превосходили по многим параметрам, эффекты, которые были описаны для марциальных вод еще в петровские времена. А ведь это не лекарственный препарат целенаправленного действия и не чужеродное химическое соединение, а просто шарик углерода, растворенный в воде. У ученых сложилось мнение, что гидратированный фуллерен С60 помогает вернуть в «нормальное состояние» любые негативные изменения в организме человека за счет восстановления и поддержания тех структур, которые он породил, как матрица, в процессе зарождения жизни. То есть, принимая вовнутрь шунгитовую воду, современный человек может избавить себя от множества заболеваний и проблем со здоровьем. Это поистине эпохальное открытие в области лечения человека не лекарственными методами, не нашло, однако, широкого отклика у российских медиков, в области фармакологии и даже у бизнеса. Видимо – это скоро придет в Россию как очередное запатентованное иностранное «ноу-хау» (know-how).
Глава 2. Шунгит в лечебных целях
Многолетний опыт работы медиков на курорте «Марциальные воды» под Петрозаводском позволил им составить официальный справочник «Показания для лечения больных…», в который вошел целый перечень заболеваний, для профилактики и лечения которых показана шунгитовая вода: