How big is Бакібол?

Бакібол — це молекула з 60 атомів вуглецю, з’єднаних у замкнену кулясту клітку з таким самим візерунком, як у футбольного м’яча. Його повна назва — бакмінстерфулерен, а формула — C₆₀. Він має близько 1 нанометра в поперечнику; це відстань між центрами сусідніх бакіболів, щільно упакованих у твердій речовині. Нанометр — це мільярдна частка метра.

Розмір

60 атомів вуглецю розташовані на поверхні клітки, яка всередині порожня. Ті, хто відкрив бакібол, згодом знайшли вуглецеві клітки із захопленими всередині атомами металів. Сама клітка з атомів вуглецю має в поперечнику 0,71 нанометра.

Молекула не має чіткої межі, бо електрони навколо її атомів виходять за межі центрів цих атомів. Тому кожен бакібол займає більше місця, ніж його клітка з атомів. У кристалах твердого C₆₀ центри сусідніх молекул розташовані на відстані 1,0 нанометра один від одного. Значення 1 нанометр на цьому сайті відповідає цій відстані.

Клітка має 20 шестикутних і 12 п’ятикутних граней. Панелі футбольного м’яча розташовані за таким самим візерунком. Так само побудований геодезичний купол, який американський архітектор Р. Бакмінстер Фуллер спроєктував для всесвітньої виставки 1967 року в Монреалі, і молекулу названо на його честь.

Порівняння розмірів

Приблизно 80 000–100 000 бакіболів, розташовані бік о бік, дорівнювали б за шириною людській волосині завширшки 0,08–0,1 міліметра.
Футбольний м’яч приблизно в 220 мільйонів разів ширший за бакібол. Якби футбольний м’яч збільшили в стільки ж разів, він мав би в поперечнику близько 48 000 кілометрів, тобто майже вчетверо більше за ширину Землі.
Два атоми цезію, які належать до найбільших атомів, розташовані бік о бік, дорівнювали б за шириною бакіболу.

Як відкрили бакіболи

Роберт Керл, Гарольд Крото та Річард Смоллі відкрили бакіболи 1985 року, працюючи разом з аспірантами Дж. Р. Хітом і С. К. О’Браєном. Вони спрямували потужний імпульс лазерного світла на вуглецеву поверхню та змішали вивільнені атоми вуглецю з потоком гелію. Атоми з’єднувалися в кластери, і найчастіше траплялися кластери з 60 атомів. Стабільність цих кластерів наводила на думку, що вони мають високосиметричну форму.

У 1990 році фізики В. Кретшмер і Д. Р. Гаффман отримали C₆₀ у кількостях, достатніх, щоб його зібрати. Вивчення цієї речовини підтвердило кулясту структуру молекули. Керл, Крото й Смоллі розділили Нобелівську премію з хімії 1996 року за відкриття фулеренів — родини замкнених вуглецевих кліток, до якої належать бакіболи.

Бакіболи в космосі

Крото долучився до експерименту, щоб з’ясувати, як могли утворитися ланцюгоподібні вуглецеві молекули, які він знайшов у атмосферах гігантських зір, багатих на вуглець. Невдовзі після відкриття вчені припустили, що бакіболи можуть перебувати навколо таких зір. У 2010 році космічний телескоп НАСА «Спітцер» уперше знайшов у космосі переконливі ознаки бакіболів.

«Спітцер» знайшов бакіболи в Tc 1 — хмарі речовини, яку скинула зоря, що вмирає. Колись ця зоря була схожа на Сонце, але з віком скинула свої зовнішні шари. Астрономи вважають, що бакіболи утворилися в скинутих шарах вуглецю.