Фуллерены, нанотрубки, конусы. Напомним, что в оригинальной R-карте И.Накатани DR=14 мм при Hmax = 105 мм

Приложение 2.

DR=0.133* Hmax

Напомним, что в оригинальной R-карте И.Накатани DR=14 мм при Hmax = 105 мм.

Интерпретация данных электропунктурной диагностики

Факторы, влияющие на состояние акупунктурных меридианов

Согласно И.Накатани, состояние меридиана, отклонившегося от коридора нормы, должно быть подтверждено соответствующей симптоматикой, выявленной в результате опроса и осмотра пациента. При этом если симптоматика, соответствующая состоянию меридиана отсутствует, то делается предположение о латентной фазе заболевания или ранее перенесенных заболеваниях. Предложенный И.Накатани набор симптомов ограничен и не дифференцирован, что затрудняет интерпретацию данных диагностики.

Согласно классическим представлениям акупунктурный меридиан является «многофункциональной системой». Соответственно состояние меридиана (гипо- или гиперфункция) обусловлено рядом факторов, которые надо учитывать и дифференцировать. При этом следует выделить следующие основные факторы, влияющие на состояние меридиана.

1. Состояние меридиана зависит от функционального состояния связанного с ним внутреннего органа или системы организма.

При этом избыток меридиана соответствует:

- острым воспалительным процессам соответствующего внутреннего органа;

- резкому обострению хронического воспалительного процесса соответствующего внутреннего органа;

- функциональным нарушениям соответствующего внутреннего органа или системы по типу избыточности (например, избыток меридиана желудка может соответствовать повышенной кислотности желудочного сока);

- злокачественным новообразованиям на начальном этапе развития (например: стабильно резко выраженный избыток меридиана желудка на фоне стабильно низкого среднего уровня электропроводности может указывать на развитие злокачественного процесса в области желудка).

Недостаток меридиана соответствует:

- хроническому воспалительному процессу соответствующего внутреннего органа в подострой стадии;

- функциональным нарушениям соответствующего внутреннего органа или системы по типу недостаточности (например, недостаток меридиана желчного пузыря может соответствовать дискинезии желчевыводящих путей по гипокинетическому типу);

- доброкачественному опухолевому процессу (например, недостаток меридиана легких при папиломатозе голосовых связок).

2. Состояние меридиана зависит от функционального состояния определенного вида ткани. Например, избыток меридиана печени может соответствовать гипертонусу мышечной ткани, а недостаток - гипотонусу мышечной ткани.

3. Состояние меридиана может изменяться при расположении патологического очага по наружному ходу меридиана или болевом синдроме с иррадиацией боли по наружному ходу меридиана. Например, при дорсопатии шейно-грудного отдела с явлениями плексита будет наблюдаться избыток меридианов тонкого кишечника и трех обогревателей.

4. Состояние меридиана соответствует функциональному состоянию соответствующего ему органа чувств. Например, заболевания органа зрения формируются при соответствующих изменениях меридиана печени.

5. Состояние меридиана зависит от психоэмоционального состояния пациента. Например, одновременный недостаток меридианов печени, сердца, желудка может свидетельствовать о депрессивном состоянии пациента.

Алгоритм интерпретации данных диагностики

На первом приеме рекомендуется следующий план обследования:

- сбор анамнеза по стандартной схеме (жалобы, anamnesis morbi, anamnesis vitae);

- электропунктурная диагностика;

- физикальный осмотр;

- анализ данных инструментальных обследований.

Для выявления патологии при электропунктурной диагностике используют следующие параметры:

- комбинации устойчиво отклонившихся от коридора нормы меридианов (на R-карте) или меридианов, отклонившихся от коридора нормы на 4-м исследовании при проведении «энергофункциональной пробы»;

- средний уровень электропроводности, который считается нормальным при показателях от 40 до 80 мкА; низким при показателях менее 40мкА; высоким при показателях более 80мкА;

- существенная асимметрия показателей электропроводности с левой и правой сторон одного и того же меридиана, свидетельствующая о наличие вертобрагенных нарушений.

Под электропунктурным профилем заболевания понимают характерную комбинацию УО меридианов при определенном значении среднего уровня злектропроводности, соответствующую клинике конкретной патологии. Электропунктурный профиль заболевания составляют основные и дополнительные меридианы. К основным относят меридианы, характеризующие патогенез заболевания. К дополнительным относят меридианы, дисфункция которых связана с симптоматическими проявлениями данного заболевания.

При анализе данных электропунктурной диагностики используют следующий алгоритм.

1. УО меридианы, выявленные при обследовании, последовательно сравниваются с электропунктурными профилями заболеваний, приведенными в таблице 3, с учетом среднего уровня электропроводности и асимметрии левых и правых показателей.

2. Отбираются электропунктурные профили заболеваний по критерию максимального совпадения с данными, приведенными в соответствующих строках табл. 3. В первую очередь учитываются основные меридианы электропунктурного профиля, затем дополнительные меридианы. При отборе обязательным условием является наличие у пациента клинической картины, соответствующей выбранным заболеваниям.

3. Отобранные заболевания ранжируются по степени выраженности симптоматики для определения основного и сопутствующих заболеваний.

4. УО меридианы, не совпавшие с электропунктурными профилями основного и сопутствующего заболеваний, возможно объясняются психоэмоциональным состоянием пациента на момент обследования в соответствии с таблицей 4.

5. УО меридианы, отклонения которых не классифицированы по пп. 1-4 считают компенсаторными.

В случае совпадения УО меридианов с электропунктурным профилем заболевания и отсутствия при этом клинической картины можно предположить наличие латентной фазы или преморбидного состояния. При этом необходимо провести дополнительные диагностические исследования, подтверждающие или исключающие заболевание. Клинический пример определения электропунктурного профиля основного и сопутствующего заболеваний приведен в приложении 3.

Таблица 3

Электропунктурные профили заболеваний

Болезни систем органов Электропунктурный профиль заболевания Примечания
Основные меридианы* Дополнительные меридианы*
I. Заболевания сердечно-сосудистой системы
1. Гипертоническая болезнь PC-, HT-* пересвет Средний уровень в норме или выше нормы
АД повышенное пересвет LR+ пересвет
Раздражительность пересвет ST+ пересвет
2. ВСД по гипертоническому типу PC-, HT- пересвет Средний уровень в норме или выше нормы
Эмоциональные колебания АД пересвет ST+ пересвет
Эмоциональная лабильность пересвет ST+,TE+ пересвет
3. ВСД по гипотоническому типу PC-, HT- пересвет пересвет
АД понижено пересвет KI- Средний уровень в норме или ниже нормы
4. Реноваскулярная гипертензия PC-, HT- пересвет пересвет
АД повышено пересвет KI+ пересвет
5. ИБС на фоне нарушения липидного обмена PC-, HT- пересвет пересвет
Повышение уровня холестерина пересвет LR+,GB+,TE-, LI- пересвет
При приступе стенокардии PC+, HT+ пересвет пересвет
6. Тромбофлебит PC+, HT+, SP+ пересвет пересвет
Болезненные инфильтраты по ходу вен н/к пересвет LR+, KI+ пересвет
II. Аллергические заболевания
1. Бронхиальная астма SP-, BL- пересвет Средний уровень выше нормы
Спазм бронхов пересвет LR+ пересвет
Трудноотделяемая мокрота пересвет LU+, LI+ пересвет
2. Вазомоторный ринит SP-, BL- пересвет пересвет
Заложенность носа, слезотечение периодическое на аллерген пересвет LU+, LI+ или LU-, LI- пересвет
III. Заболевания опорно-двигательного аппарата
1. Дорсопатия, цервикалгия BL- пересвет пересвет
Боль, ограничение движений в ш/о позвоночника @ TE+, LI+, SI+ Асимметрия показателей одного и того же меридиана слева и справа
2. Дорсопатия, торакалгия BL- @ пересвет
Боль, ограничение движений в гр/о позвоночника п TE+, LI+, SI+ Асимметрия показателей одного и того же меридиана слева и справа
Кардиальный синдром пересвет PC+, HT+ пересвет
3. Дорсопатия ш-гр/о позвоночника, нейродистрофические проявления BL- пере пере
Слабость и атрофия мышц в/к, парастезия в/к пере TE-, LI-, SI- Асимметрия показателей одного и того же меридиана слева и справа
4. Дорсопатия, люмбалгия BL- пере пере
Боль в поясничной области пере KI+ Асимметрия показателей одного и того же меридиана слева и справа
Иррадиация боли по передней наружной поверхности бедра пере GB+, ST+
5. Дорсопатия, ишиас BL- пере пере
Боль в области крестца пере BL+* *При сильном болевом синдроме
Иррадиация боли по задней поверхности бедра пере BL+* пере
6. Дорсопатия п-кр/о позвоночника, нейродистрофические проявления BL- пере пере
Слабость и атрофия мышц н/к, парастезия н/к пере GB-, ST- Асимметрия показателей одного и того же меридиана слева и справа
IV. Заболевания органов дыхания
1. Бронхит пере пере пере
Острое течение LU+ LI- пере
Хроническое течение LU- LI+ пере
2. Заболевания верхних дыхательных путей пере пере пере
Острое течение LU+ LI- пере
Хроническое течение LU- LI+ пере
V. Заболевания нервной системы
1. Неврастения PC-, HT- LU- пере
2. Хронический стресс TE-, LI- SI- пере
3. Фобии SP+, KI- пере пере
4. Мигрень SP-, BL- GB+ Во время приступа
VI. Заболевания мочеполовой системы
1. Хронический пиелонефрит KI+, BL- пере пере
2. Хронический простатит пере пере пере
Острое течение BL+, SP+ пере пере
Хроническое течение BL-,SP-,KI+ пере пере
3. Сальпингоофорит пере пере пере
Острое течение BL+, SP+ пере пере
Хроническое течение BL-, SP- пере пере
4. Вторичное бесплодие BL-, SP- LR-, KI- пере
5. Первичное бесплодие SP-,KI-,LR- BL-, GB-, ST- пере
VII. Эндокринные заболевания
1. Дисгормональные нарушения, доброкачественные заболевания молочной железы ST- SP-, BL- пере
VIII. Заболевания желудочно-кишечного тракта
1. Гастрит пере пере пере
С повышенной секреторной функцией ST+ SP- пере
С пониженной секреторной функцией ST- SP+ пере
2. Язвенная болезнь желудка ST+, SP- TE-, LI- пере
3. Язвенная болезнь 12 п. кишки ST+, SP- TE-, LI-, SI+ пере
4. Холецистопанкреатит SP+, LR+ пере пере
В сочетании с желчекаменной болезнью пере GB+, ST+ пере
Рефлюкс пере GB-, ST- пере
5. Дискинезия желчного пузыря пере пере пере
Гипокинетическая форма LR+, GB- пере пере
Гиперкинетическая форма LR+, GB+ пере пере
6. Хронический гепатит в стадии компенсации LR+, GB+ пере пере
7. Синдром раздраженного кишечника пере пере пере
С диареей LI+ SP- пере
С запорами LI+ SP+ пере
XI. Заболевания кожи
1. Нейродермит SP-, BL- пере Средний уровень в норме или выше нормы
2. Высыпания на коже пере LU+, LI+ пере
Кожный зуд пере LR+, GB+ пере
Псориаз SP-, BL- пересвет пересвет
Высыпания на коже пере LU-, LI- пере
Кожный зуд пере LR+, GB+ пере
           

Примечания:

1. Основные и дополнительные меридианы перечисленные в столбцах через запятую должны обязательно присутствовать в соответствующем профиле заболевания, то есть, объединены по критерию «логическое и».

2. «М-» - меридиан «М» находится в состоянии гипофункции.

3. «M+» - меридиан «М» находится в состоянии гиперфункции.

Таблица 4

Возможные дисфункции меридианов при определенных психоэмоциональных состояниях

№ пп Психоэмоциональное состояние или преобладающая эмоция Состояние меридианов
1. Тоска LU-
2. Замкнутость PC- и/или HT-
3. Эмоциональное возбуждение TE+
4. Синдром хронической усталости TE-,LI-
5. Тревожность SP+
6. Гневливость LR+
7. Депрессивное состояние LR-
8. Неуверенность, безотчетный страх KI-
9. Нерешительность GB-
10. Раздражительность ST+
11. Апатия ST-

Использование электропунктурной диагностики по И.Накатани в рефлексотерапии

В рефлексотерапии метод И. Накатани используют для определения электропунктурного профиля основного и сопутствующих заболеваний с целью составления индивидуального плана лечения методами электрорефлексотерапии (электроакупунктуры и электропунктуры).

При этом применяют следующий алгоритм.

1. Из списка отобранных электропунктурных профилей заболеваний выбирают тот, который имеет наиболее выраженную, острую симптоматику.

2. Перед проведением каждого сеанса лечения проводят диагностическое исследование для определения текущего состояния акупунктурных меридианов.

3. На первом этапе проводят симптоматическое лечение, воздействуя методами электрорефлексотерапии оказывают на такие АТ, которые нормализуют состояние дополнительных меридианов электропунктурного профиля.

4. После купирования симптоматики переходят ко второму этапу лечения, на котором оказывают воздействие на основные меридианы электропунктурного профиля.

При воздействии на АТ другими методами (иглорефлексотерапия, прижигание, лазеропунктура и т.п.) диагностика по методу И.Накатани также может использоваться для оценки состояния акупунктурных меридианов, составления индивидуального плана лечения, мониторингового контроля за ходом проводимых процедур.

Возможности компьютерных систем для электропунктурной диагностики

Применение компьютерной техники является новым этапом в развитии электропунктурной диагностики по методу И.Накатани. Автоматизированные системы позволяют оперативно, в течение 15-20 минут, выполнять обследование пациентов и выявлять вероятную патологию внутренних органов и систем организма. Компьютерная технология сделала возможной автоматическую регистрацию показателей измерений, хранение и оперативный анализ полученных данных. Компьютерные технологии позволяют представлять в максимально наглядном виде результаты обследования в виде шкал измерения, таблиц, графиков, осуществлять динамическую оценку состояния функциональных систем организма. В компьютере формируются базы данных, содержащие информацию о пациентах, всех результатов обследований, других дополнительных сведениях, используя которые можно провести различные статистические расчеты, вести необходимый учет, подготовить и распечатать любую отчетную документацию. В связи с этим информативность компьютерной электропунктурной диагностики значительно возросла и приобрела новое качество в виде современных аппаратно-программных комплексов с различными функциями.

Медицинская деонтология при электропунктурной диагностике

В традиционной медицине оценка параметров электропунктурных измерений в репрезентативных АТ имеет самостоятельное значение для выявления отклонений в состоянии здоровья и формирования схем лечения. Однако изменения электропроводности в АТ нозологически неспецифичны, то есть разные заболевания могут вызывать сходные изменения электропунктурных параметров, что не позволяет пока этой методике самостоятельно решать сложные диагностические задачи. Поэтому на сегодняшний день электропунктурная диагностика может применяться в медицинской практике подготовленными специалистами как предварительный диагностический метод и метод мониторингового контроля.

Для оптимального проведения исследований необходимо не пассивное, а активное участие в этом самого пациента. Поэтому один из возможных подходов - предоставление пациенту информации о сущности метода, о возможных нарушениях в состоянии здоровья, о дополнительных диагностических исследованиях, о ходе и ожидаемых результатах лечения.

После проведения электропунктурной диагностики важно не ставить сразу окончательный диагноз до момента его достоверного установления. Обнаруженные изменения электропроводности в репрезентативных АТ еще не свидетельствуют окончательно о возможной патологии. До определенного времени это всего лишь неблагоприятный фон, на котором может развиться, а может и не развиться то или иное заболевание. На этапе электропунктурной оценки состояния органов и систем организма предпочтительно использовать рабочие формулировки диагноза «предварительный», «вероятный» или «возможный». Важно знать и помнить, что неосмотрительная передача информации может явиться причиной ятрогений.

Рекомендации по составлению заключения

После электропунктурной диагностики и интерпретации ее результатов необходимо сделать заключение о выявленных нарушениях и дать рекомендации. Заключение состоит из 4-х частей:

1. общая информация о пациенте и проводимом исследовании;

2. описание электропунктурного статуса организма пациента и выявленных нарушениях;

3. клиническая интерпретация обнаруженных нарушений;

4. заключение и рекомендации.

Важно, чтобы заключение помимо специфических терминов содержало термины и понятия доступные пониманию врача, не имеющего специальной подготовки. В рекомендациях следует указать стандартные диагностические методы, необходимые для свидетельства заболевания и консультации специалистов. Каждое заключение должно быть напечатано или написано и подписано врачом, проводившим электропунктурную диагностику с указанием даты и медицинского учреждения. Рекомендуемая форма диагностического заключения приведена в приложении 2.

Эффективность использования метода

С 1996 г. проводятся клинические исследования, цель которых - оценка информативности метода И.Накатани. Клинические исследования проводилась на базе НПЦ ТМГ МЗ РФ, ЦКБ МЦ УДП РФ, Центральной клинической больницы и санаториев-профилакториев г. Самары. Было обследовано более 2000 пациентов. Анализ результатов этих наблюдений положен в основу методических рекомендаций.

Для определения информативности электропунктурной диагностики было отобрано 168 пациентов с подтвержденными клиническими диагнозами, поставленными с использованием современных методов исследования. При обработке и анализе данных определялся ряд параметров, которые представлены в таблице 5. Следует отметить, что для методов диагностики существует внутреннее несоответствие между чувствительностью и специфичностью, то есть увеличение чувствительности будет сопровождаться снижением специфичности. В зависимости от конкретной задачи устанавливают разные точки отсечения, позволяющие регулировать данные параметры диагностики на необходимом уровне. При обработке данных с использованием понятий, принятых для стандартизации диагностических исследований получены следующие параметры метода И.Накатани, характеризующие отношение между клиническими результатами и результатами, полученными с помощью данного метода при определении электропунктурных профилей заболеваний.

На основании анализа проведенных исследований и опыта применения метода электропунктурной диагностики по И.Накатани можно сделать выводы о его достаточной эффективности и безопасности при использовании врачами-рефлексотерапевтами с соответствующей подготовкой. Метод электропунктурной диагностики позволяет определять функциональный статус организма и выделять органы и системы с отклонениями от нормы с обязательным последующим подтверждением электропунктурных заключений прямыми клиническими методами диагностики. Электропунктурную диагностику можно использовать для составления индивидуальных композиций акупунктурных точек для рефлекторного воздействия, а также мониторинга и оценки эффективности проводимого лечения.

Таблица 5.

Диагностические параметры электропунктурной диагностики по И.Накатани

Болезни систем органов Чувствительность Специфичность Общая точность
Заболевания сердечно-сосудистой системы 75,6 % 45,5 % 74,3 %
Аллергические заболевания 78,2 % 44,6 % 71,3 %
Заболевания опорно-двигательного аппарата 76,9 % 35,1 % 67,1 %.
Заболевания органов дыхания 76,3 % 13,4 % 75,4 %
Заболевания нервной системы 75,6 % 45,5 % 74,3 %
Заболевания мочеполовой системы 72,8 % 32,1 % 72,0 %
Эндокринные заболевания 68,1 % 23,6 % 66,2 %
Заболевания желудочно-кишечного тракта 69,2 % 36,0 % 63,7 %
Заболевания кожи 66,7 % 33,3 % 63,9 %

При изучении эффективности и безопасности электропунктурной терапии по результантам диагностики по методу И.Накатани было отмечено, что положительный эффект достигается при лечении пациентов с различными заболеваниями. Обобщены данные на основании работы группы врачей в течение 1996-2001 гг. в различных условиях приема. Всего под наблюдением находился 601 пациент с различной патологией, из них женщин 421 (70%), мужчин – 180 (30%). По возрастным категориям больные распределились следующим образом: моложе 20 лет - 63 человека (10%), от 20 до 40 лет – 282 человека (47%), от 40 до 60 лет – 186 человек (31%) и старше 60 лет – 70 человек (12%). Заболевания охватывали большую часть всего перечня нозологических форм. Практически у всех пациентов кроме основного, отмечались сопутствующие заболевания. Все пациенты получили в среднем 1-2 курса электропунктурного лечения по 10-15 сеансов каждый. Положительный эффект был получен у 93% пациентов, без улучшения – 7%. Под улучшением понималось: длительная ремиссия, возможность снижения дозы или полной отмена лекарственных препаратов, улучшение самочувствия и общего состояния. Наиболее эффективным оказалось лечение функциональных расстройств. После лечения не наступило заметного улучшение у ряда пациентов, в основном с хроническими заболеваниями опорно-двигательного аппарата, по-видимому, из-за выраженных органических изменений.

Приложение 1. R-карта И. Накатани Дата “____” ___________ _________ г. Ф.И.О. __________________________________________________________________ Пол муж./ жен. Возраст ______________ № амб. карты________ нужное подчеркнуть
Краткий анамнез заболевания и жалобы: ______________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Текущая симптоматика: ____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ Врач: _________________________ (подпись)
 

<НАЗВАНИЕ МЕДИЦИНСКОГО УЧРЕЖДЕНИЯ>

ЭЛЕКТРОПУНКТУРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПО МЕТОДУ И.НАКАТАНИ

Дата “_____” ___________ _________ г.

Ф.И.О. ___________________________________________________________________

Пол муж. жен.
нужное подчеркнуть

Возраст ___________________ № истории болезни/ амб. карты_____________________

ДАННЫЕ ЭЛЕКТРОПУНКТУРНОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ

Средний уровень электропроводности: ниже нормы(< 40) норма (41-80) выше нормы (> 81)
нужное отметить знаком X

Выявленные, устойчиво отклонившиеся от коридора нормы меридианы

Меридиан H1LU H2PC H3HT H4SI H5TE H6LI F1 SP F2 LR F3KI F4BL F5GB F6 ST
Слева                        
Справа                        

В соответствующих ячейках необходимо поставить + при избытке меридиана или – при недостатке меридиана

Выявленные электропунктурные профили заболеваний

Электропунктурный профиль Предполагаемый диагноз
   
   
   
   

В графу электропунктурный профиль записывают через запятую названия меридианов со знаком + или –

в зависимости от их состояния (+ при избытке, - при недостатке)

ДИАГНОЗЫ, ПОДТВЕРЖДЕННЫЕ КЛИНИЧЕСКИМИ ОБСЛЕДОВАНИЯМИ

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

НАЗНАЧЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОБСЛЕДОВАНИЙ

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

РЕКОМЕНДАЦИИ

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________­­­­­________________________________

Врач _____________________________________ /____________________/

М.П.

  Приложение 3. Клинический пример определения электропунктурного профиля основного и сопутствующего заболеваний Пациентка С. – 46 лет. Обратилась с жалобами на головную боль в области затылка, повышенное АД, боль и ограничение движения в шейном отделе позвоночника. В анамнезе: Гипертоническая болезнь II степени последние 5-6 лет, постоянно принимает гипотензивные препараты. Боли в шейном отделе позвоночника беспокоят последние 3-4 года. При осмотре: АД 160/90 мм. рт. ст., затылочные мышцы слева напряжены и резко болезненны. Проведено электропунктурное обследование по методу И. Накатани. Результаты диагностики приведены на рисунке.

При анализе результатов электропунктурных измерений выявлено, что средний уровень 99,94,83 мкА превышает норму (40-80 мкА). Выявленные, устойчиво отклонившиеся от коридора нормы, меридианы приведены в следующей таблице.

Меридиан H1LU H2PC H3HT H4SI H5TE H6LI F1 SP F2 LR F3KI F4BL F5GB F6 ST
Слева   - - + + + - +   -   -
Справа   - -       - +   -   -







При этом следует отметить асимметрию меридианов SI,TE,LI

Дальнейший анализ в соответствии с алгоритмами, приведенными в методических рекомендациях, позволил выявить следующие электропунктурные профили заболеваний:

Электропунктурный профиль Предполагаемый диагноз
PC-,HT-,LR+ Гипертоническая болезнь
BL-,SI+,TE+,LI+ Дорсопатия, цервикалгия
ST-,SP-,BL- Мастопатия

На основании данных, анамнеза, опроса, осмотра и электропунктурной диагностики у пациентки установлено наличие гипертонической болезни, дорсопатии шейного отдела позвоночника. Рекомендовано УЗИ молочных желез. После УЗИ диагноз мастопатия подтвердился.

Введение

Углерод — вещество с самым большим числом аллотропических модификаций (более 8 модификаций уже обнаружены).

Восемь аллотропных модификаций углерода:

a) Алмаз

b) Графит

c) Лонсдейлит

d) C60 (фуллерены)

e) C540

f) C70

g) Аморфный углерод

h) однослойная углеродная нанотрубка

Аллотропные модификации углерода по своим свойствам наиболее радикально отличаются друг от друга, от мягкого к твёрдому, непрозрачного к прозрачному, абразивного к смазочному, недорогого к дорогому. Эти аллотропы включают аморфные аллотропы углерода (уголь, сажа), нанопена, кристаллические аллотропы — нанотрубка, алмаз, фуллерены, графит, лонсдейлит.

Фуллерены

Фуллере́н (бакибо́л или букибо́л) — молекулярное соединение, принадлежащее классу аллотропных форм углерода и представляющее собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода. Открытие фуллеренов признано одним из удивительных и важнейших открытий в науке XX столетия. Несмотря на давно известную уникальную способность атомов углерода связываться в сложные, часто разветвленные и объемные молекулярные структуры, составляющую основу всей органической химии, фактическая возможность образования только из одного углерода стабильных каркасных молекул все равно оказалось неожиданной.

Своим названием фуллерены обязаны инженеру и дизайнеру Ричарду Бакминстеру Фуллеру, чьи геодезические конструкции построены по этому принципу.

Биосфера Фуллера (Павильон США на Экспо-67, ныне музей «Биосфера» в Монреале, Канада)

История открытия

Следует отметить, что открытие фуллеренов имеет свою предысторию: возможность их существования была теоретически обоснована в 1973 году в СССР. За открытие фуллеренов Крото, Смолли и Кёрлу в 1996 году была присуждена Нобелевская премия по химии.

Единственным способом получения фуллеренов в настоящий момент является их искусственный синтез. В течение ряда лет эти соединения интенсивно изучали в лабораториях разных стран, пытаясь установить условия их образования, структуру, свойства и возможные сферы применения. Установлено, в частности, что фуллерены в значительном количестве содержатся в саже, образующейся в дуговом разряде на графитовых электродах — их раньше просто не замечали.

Структурное многообразие

Самый симметричный и наиболее полно изученный представитель семейства фуллеренов - фуллерен (C60). Следующим по распространённости является фуллерен C70, отличающийся от фуллерена C60 вставкой пояса из 10 атомов углерода в экваториальную область C60, в результате чего молекула C70 оказывается вытянутой и напоминает своей формой мяч для игры в регби.

Так называемые высшие фуллерены, содержащие большее число атомов углерода (до 400), образуются в значительно меньших количествах и часто имеют довольно сложный изомерный состав. Среди наиболее изученных высших фуллеренов можно выделить Cn, n=74, 76, 78, 80, 82 и 84.

Синтез

Первые фуллерены выделяли из конденсированных паров графита, получаемых при лазерном облучении твёрдых графитовых образцов. Фактически, это были следы вещества. Следующий важный шаг был сделан в 1990 году В. Кретчмером, Лэмбом, Д. Хаффманом и др., разработавшими метод получения граммовых количеств фуллеренов путём сжигания графитовых электродов в электрической дуге в атмосфере гелия при низких давлениях. В процессе эрозии анода на стенках камеры оседала сажа, содержащая некоторое количество фуллеренов. Впоследствии удалось подобрать оптимальные параметры испарения электродов (давление, состав атмосферы, ток, диаметр электродов), при которых достигается наибольший выход фуллеренов, составляющий в среднем 3-12 % материала анода, что, в конечном счёте, определяет высокую стоимость фуллеренов.

На первых порах все попытки экспериментаторов найти более дешёвые и производительные способы получения граммовых количеств фуллеренов (сжигание углеводородов в пламени, химический синтез и др.) к успеху не привели и метод «дуги» долгое время оставался наиболее продуктивным (производительность около 1 г/час). Впоследствии фирме Mitsubishi удалось наладить промышленное производство фуллеренов методом сжигания углеводородов, но такие фуллерены содержат кислород и поэтому дуговой метод по-прежнему остаётся единственным подходящим методом получения чистых фуллеренов.

Сравнительно быстрое увеличение общего количества установок для получения фуллеренов и постоянная работа по улучшению методов их очистки привели к существенному снижению стоимости С60 за последние 17 лет — с 10 тыс. долл. до 10-15 долл. за грамм, что подвело к рубежу их реального промышленного использования.

Области применения и инновационные разработки

Фуллерен в качестве материала для полупроводниковой техники

Молекулярный кристалл фуллерена является полупроводником с шириной запрещённой зоны ~1.5 эВ и его свойства во многом аналогичны свойствам других полупроводников. Поэтому ряд исследований был связан с вопросами использования фуллеренов в качестве нового материала для традиционных приложений в электронике: диод, транзистор, фотоэлемент и т. п. Здесь их преимуществом по сравнению с традиционным кремнием является малое время фотоотклика (единицы нс). Однако существенным недостатком оказалось влияние кислорода на проводимость плёнок фуллеренов и, следовательно, возникла необходимость в защитных покрытиях. В этом смысле более перспективно использовать молекулу фуллерена в качестве самостоятельного наноразмерного устройства и, в частности, усилительного элемента.

Сверхпроводящие соединения с С60

Молекулярные кристаллы фуллеренов — полупроводники, однако в начале 1991 года было установлено, что легирование твёрдого С60 небольшим количеством щелочного металла приводит к образованию материала с металлической проводимостью, который при низких температурах переходит в сверхпроводник.

Влияние малых добавок фуллереновой сажи на антифрикционные и противоизносные свойства

Следует отметить, что присутствие фуллерена С60 в минеральных смазках инициирует на поверхностях контртел образование защитной фуллерено-полимерной пленки толщиной — 100 нм. Образованная пленка защищает от термической и окислительной деструкции, увеличивает время жизни узлов трения в аварийных ситуациях в 3-8 раз, термостабильность смазок до 400—500 °C и несущую способность узлов трения в 2-3 раза, расширяет рабочий интервал давлений узлов трения в 1,5-2 раза, уменьшает время приработки контртел.

Среди других интересных приложений следует отметить аккумуляторы и электрические батареи, в которых, так или иначе, используются добавки фуллеренов. Фуллерены также могут быть использованы в качестве добавок для получения искусственных алмазов методом высокого давления. При этом выход алмазов увеличивается на ≈30 %.

Фуллерены могут быть также использованы в фармакологии для создания новых лекарств. Так, в 2007 году были проведены исследования, показавшие, что эти вещества могут оказаться перспективными для разработки противоаллергических средств.

Различные производные фуллеренов показали себя эффективными средствами в лечении вируса иммунодефицита человека: белок, ответственный за проникновение вируса в кровяные клетки — ВИЧ-1-протеаза, — имеет сферическую полость, форма которой остается постоянной при всех мутациях. По диаметру она почти совпадает с молекулой фуллерена, которая блокирует активный центр ВИЧ-протеазы, без которой невозможно образование новой вирусной частицы.

Кроме того, фуллерены нашли применение в качестве добавок в интумесцентные (вспучивающиеся) огнезащитные краски. За счёт введения фуллеренов краска под воздействием температуры при пожаре вспучивается, образуется достаточно плотный пенококсовый слой, который в несколько раз увеличивает время нагревания до критической температуры защищаемых конструкций.

Также фуллерены и их различные химические производные используются в сочетании с полисопряжёнными полупроводящими полимерами для изготовления солнечных элементов.

Нанотрубки

Углеродные нанотрубки — это протяжённые цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров (при этом существуют технологии, позволяющие сплетать их в нити неограниченной длины), состоящие из одной или нескольких свёрнутых в трубку графеновых плоскостей и заканчивающиеся обычно полусферической головкой, которая может рассматриваться как половина молекулы фуллерена.

Структура нанотрубок

Для получения нанотрубки (n, m), графеновую плоскость надо разрезать по направлениям пунктирных линий и свернуть вдоль направления вектора R.

Различают одностенные (single-walled) и многостенные (multi-walled) нанотрубки

В частности на рисунке представлена структура типа «русской матрёшки» (russian dolls).

Возможные применения нанотрубок

· Механические применения: сверхпрочные нити, композитные материалы, нановесы.

· Применения в микроэлектронике: транзисторы, нанопровода, прозрачные проводящие поверхности, топливные элементы.

· Для создания соединений между биологическими нейронами и электронными устройствами в новейших нейрокомпьютерных разработках.

· Капиллярные применения: капсулы для активных молекул, хранение металлов и газов, нанопипетки.

· Оптические применения: дисплеи, светодиоды.

· Медицина (в стадии активной разработки).

· Одностенные нанотрубки (индивидуальные, в небольших сборках или в сетях) являются миниатюрными датчиками для обнаружения молекул в газовой среде или в растворах с ультравысокой чувствительностью — при адсорбции на поверхности нанотрубки молекул её электросопротивление, а также характеристики нанотранзистора могут изменяться. Такие нанодатчики могут использоваться для мониторинга окружающей среды, в военных, медицинских и биотехнологических применениях.

· Трос для космического лифта: нанотрубки, теоретически, могут держать огромный вес — до тонны на квадратный миллиметр. Однако, получить достаточно длинные углеродные трубки с толщиной стенок в один атом не удавалось до сих пор, из-за чего приходится использовать нити, сплетённые из относительно коротких нанотрубок, что уменьшает итоговую прочность.

· Листы из углеродных нанотрубок можно использовать в качестве плоских прозрачных громкоговорителей, к такому выводу пришли китайские учёные

· Искусственные мышцы. Путем введения парафина в скрученную нить из нанотрубок международной команде ученых из университета Техаса удалось создать искусственную мышцу, которая в 85 раз сильнее человеческой.

· Генераторы энергии и двигатели. Нити из парафина и углеродных трубок могут поглощать тепловую и световую энергию и преобразовывать ее в механическую. Опыт показывает, что такие нити выдерживают более миллиона циклов скручивания/раскручивания со скоростью 12.500 об/мин или 1.200 циклов сжатия/растяжения в минуту без видимых признаков износа. Такие нити могут применятся для выработки энергии из солнечного света.

Наноконусы

Углеродные наноконусы представляют собой конические структуры, линейные размеры которых, хотя бы в одном направлении порядка одного микрометра или меньше. Наноконусы могут быть как полыми, так и заполненными.

Инновационное применение наноконусов

Наноконусы увеличивают производительность солнечных элементов

Исследователи из Стэндфордского университета под руководством профессора Майкла Макги нашли способ, который позволит увеличить производительность солнечных батарей на основе кремния и уменьшить их себестоимость. Он заключается в придании светочувствительной пластине из кремния структурированной формы в виде небольших конусообразных выступов, а затем покрытию ее проводящим органическим полимером.

Одна из самых больших проблем области науки, занимающейся разработкой альтернативных источников энергии и в частности солнечных батарей, заключается в достижении экономической жизнеспособности новых разработок. На сегодняшний день цена солнечного модуля в среднем равняется 1$ на 1 Ватт производимой электрической мощности. Но чтобы реально конкурировать с традиционными источниками энергии, нужно улучшать данный показатель. То есть либо уменьшать себестоимость, либо увеличивать производительность. Что касается элементов на основе кремния, то большая часть себестоимости уходит на процесс производства светочувствительных пластин.

Американские ученые предложили более дешевое производство и одновременно лучшую производительность. Идея состоит в том, чтобы делать пластину не идеально ровной, а структурированной в виде множества микроскопических конусов. Вдобавок кремний покрывается специальным проводящим органическим полимером, что позволяет отказаться от дополнительно используемых материалов.

Ученые объяснили, что за счет применения структурированной формы пластины уменьшается расход кремния при производстве – одного из самых дорогих элементов солнечной батареи. Вдобавок к этому, та же структурированная форма поглощает значительно больше солнечного света, а проводящий полимер дополнительно усиливает энергетическую эффективность.

Ученые также вычислили идеальную форму используемых наноконусов – соотношение высоты к диаметру основания должно равняться единице. По их мнению, что впрочем подтверждают и проведенные исследования, такая форма поверхности обеспечивает максимальное поглощение света. К тому же метод производства подобных элементов не требует использования высоких температур, то есть затраты еще дополнительно снижаются.

Тестирование новых гибридных солнечных элементов показало достаточно высокий коэффициент полезного действия (КПД), который равняется 11,1%. Среди гибридных кремниевых и органических солнечных элементов на сегодняшний день это самый высокий показатель. Кроме этого ученым удалось добиться почти самого большого значения тока короткого замыкания – тока при кратковременном замыкании положительного и отрицательного электрода батареи, уступив лишь солнечным элементам из монокристаллического кремния.

Подобные разработки в области освоения и создания альтернативных источников энергии позволяют нам более реально смотреть на перспективу скорого истощения традиционных энергетических ресурсов, которое так уверенно прогнозируют экологи.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow
Сейчас читают про: