Юный техник, 2009 № 07

И наконец, самые последние известия. В начале нынешнего года физикам из Университета Манчестера, при поддержке коллег из Голландии и России, удалось впервые синтезировать еще один удивительный материал — графан. Так называется пленка графена, к каждому атому углерода которой присоединен атом водорода.

Этот материал не раз пытались синтезировать, но без особого успеха. Дело в том, что для присоединения водорода к графену необходимо сначала разбить его молекулу на атомы. А для этого обычно требуется высокая температура, которая графен разрушает. В Манчестере нашли способ обойти эту проблему, применив для разрушения молекул водорода электрический разряд.

Исследование электрических и структурных свойств графана показало, что в нем, в согласии с предсказаниями теоретиков, к каждому атому углерода присоединен один атом водорода. При этом гексагональная структура графена не нарушена, но атомы углерода немного развернуты и сближены друг с другом. Эти изменения превращают графан в хороший диэлектрик. При нагреве графана водород улетучивается, и первоначальная структура графена полностью восстанавливается.

Компьютерная реконструкция атомной структуры графена (слева) и графана (справа).

Компьютерное изображение графеновой мембраны.

Благодаря своим свойствам и малой массе, графан способен решить проблему хранения водорода — главную проблему, стоящую на пути зарождающейся водородной энергетики. Ведь одно дело возить водород в громоздких, взрывоопасных баллонах, и совсем другое — в компактном блоке, заполненном графановым порошком. Но самым интересным представляется использование углерода в графеновой микроэлектронике для получения сверхминиатюрных электронных схем.

Пока далеко не все свойства графита и его сородичей открыты. Однако даже то, что уже известно ученым, позволяет говорить об углероде как об одном из самых перспективных материалов XXI века.

Публикацию подготовили В. ВЛАДИМИРОВ и С. НИКОЛАЕВ

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…

Острова из… пластмассы

Пока этих островов нет на картах. Но дело, похоже, идет к тому…

А начало было положено 110 лет тому назад, когда в 1899 году немецкий химик Ганс фон Пехманн случайно обнаружил на дне одной из своих пробирок воскообразный осадок. Он не смог оценить важность своего открытия. Между тем, открыл же он не что иное, как полиэтилен — один из самых широко используемых и… ругаемых сейчас синтетических материалов.

Ни самому фон Пехманну, ни его коллегам не удалось получить из того осадка что-либо полезное, а потому о полиэтилене забыли на треть века и вспомнили лишь в 1933 году, когда английские химики Эрик Фосетт и Реджинальд Гибсон, работавшие в ICI — Имперском химическом тресте, крупнейшем в Великобритании и Западной Европе химическом концерне, — заново открыли это вещество.

Они экспериментировали с газами под высоким давлением, и Гибсон записал в журнале наблюдений: «На дне и стенках пробирки найден парафиновый осадок…» На этот раз исследователи поинтересовались составом осадка и спустя два года разработали способ изготовления полиэтилена в промышленных масштабах и стали использовать его для изоляции телефонных проводов.

Однако по-настоящему массовое использование полиэтилена началось в 50-е годы прошлого века с развитием супермаркетов — огромных магазинов, которым требовалось много контейнеров и тары для покупок. Полиэтиленовая пленка оказалась весьма подходящей для этого, особенно при упаковке пищевых продуктов.

В 1957 году во всем мире было произведено 5 млн. т пластика, а полвека спустя эта цифра достигла уже 225 млн. т в год. Но вместе с произведенным полиэтиленом растут и горы его отходов. Причем главным врагом экологии ныне признаны полиэтиленовые пакеты — те самые, которыми мы пользуемся каждый день.

В развитых странах на каждого взрослого приходится свыше 400 полиэтиленовых пакетов в год. Каждую минуту на планете используется 1 млн. полиэтиленовых пакетов, в год же выходит больше, чем 0,5 трлн. штук. Причем в среднем, подсчитали статистики, их используют всего… 20 минут, после чего выбрасывают. А вот для полного распада полиэтилену нужно ни много ни мало 1000 лет! И в течение всего этого времени полиэтиленовые изделия будут замусоривать нашу планету, если мы не примем каких-то мер.

Пакеты, выброшенные в мусорный контейнер в вашем дворе, рано или поздно оказываются в воде — смываются вешними водами в моря-океаны. Кроме того, виновниками пластмассового загрязнения называют туризм, рыболовство и морские суда. Причем 80 % попадает в океан с суши, оставшиеся 20 % — с кораблей.

А в итоге, к примеру, Средиземное море впору переименовывать в Пластмассовое. К такому неутешительному выводу пришли экологи. «Это самое грязное море на планете, — отмечают они. — Всего в Мировом океане около 6,5 млн. т отходов, в основном пластмассы. И самая высокая концентрация — около 2000 единиц мусора на квадратный километр — в Средиземном море». Причем волны выносят на берег лишь 15 % отходов.

Еще около 70 % мусора лежит на дне, а оставшиеся 15 % так и плавают в воде. Глобальное потепление принесет в Средиземноморье циклоны. А значит, мусор будет подниматься на поверхность и ухудшать положение.

Рекордное загрязнение Средиземного моря, понятно, связано с тем, что на его берегах расположились промышленно развитые страны, а также с высоким уровнем развития туризма и оживленным судоходством. Однако недавно были проведены исследования и в Северном Ледовитом океане. Немецкие ученые параллельно вели исследования с борта надводного научного судна «Полярная звезда» и с борта субмарины «Виктор», обследовавшей дно. В итоге была составлена своеобразная мусорная карта некоторых районов Арктики. Например, в Северном морю обнаружено порядка 300 млн. предметов. Всего же в районе Северного Ледовитого океана находится порядка 1,5 млн. т пластикового мусора, причем большая часть его — на дне, куда он попадает с поверхности.

Американский океанолог Чарлз Мур полагает, что одна из самых больших помоек ныне наблюдается в районе Гавайских островов. Впервые он обратил внимание на это еще в 1997 году, когда, путешествуя на яхте, напоролся на своеобразный мусорный остров протяженностью в сотни километров. Теперь мусорное пятно, площадь которого достигает чуть ли не 700 тыс. кв. км, постепенно приближается к знаменитым гавайским пляжам, одному из любимых мест отдыха американцев.

Туристическому бизнесу Гавайев угрожает серьезная опасность.

От пластикового мусора также сильно страдают представители как минимум 270 видов животных, среди которых птицы, черепахи, морские львы, киты и рыбы.

В общем, не приходится удивляться все более громким голосам, требующим заменить пакеты из полиэтилена на что-нибудь другое, менее вредное, быстро разлагающееся. Правда, сторонники полиэтилена утверждают: то, что пакеты вредят природе, говорит не столько о вреде самого полиэтилена, сколько о низкой культуре человечества. Тем не менее, 110 лет со дня открытия полиэтилена никто, похоже, праздновать не собирается…

С. КИСЕЛЕВ