1. Фуллерендердің күн батареяларында қолданылу принципін түсіндіріңіз. Бұл процесс фотосинтезбен қандай ұқсастықтарға ие?
Фуллерендер – ерекше молекулярлық құрылымға ие көміртек қосылыстары. Күн батареяларында олар электрон қабылдағыш (acceptor) ретінде органикалық фотоэлектрлік элементтерде қолданылады. Донор молекуласы (мысалы, полимер) күн сәулесін сіңіріп, қозған электрондарды фуллеренге береді, ол электронды ұстап қалады. Бұл зарядты тасымалдау тізбегін құрайды.
Фотосинтезбен ұқсастығы: фотосинтезде хлорофилл жарық энергиясын сіңіріп, электронды қоздырады да, оны электрон тасымалдау тізбегіне береді — дәл осыған ұқсас механизм.

2. C60 фуллеренінің антиоксиданттық қасиеттері қандай және ол нейродегенеративті ауруларды емдеуде қалай қолданылуы мүмкін?
C60 фуллерені еркін радикалдарды тиімді түрде байланыстырып, олардың жасушалық зақымдануын тежейді. Бұл антиоксиданттық қасиет – митохондриялық стресс пен апоптоздың алдын алуға көмектеседі.
Нейродегенеративті ауруларда (мысалы, Альцгеймер, Паркинсон) фуллерендер нейрондарды зақымданудан қорғап, қабыну үдерістерін бәсеңдетіп, жасуша тіршілігін ұзартуға сеп болады. Зерттеулер C60 фуллеренінің нейропротекторлық агент ретінде перспективалы екенін көрсетіп отыр.

3. Фуллерендердің отқа төзімді бояулардағы рөлі қандай? Мұндай бояулар өрт кезінде қалай жұмыс істейді?
Фуллерендер отқа төзімді бояулардың құрамында жылуға төзімді әрі инертті наноқосылыс ретінде болады. Олар бояудың көмірленуін (carbonization) арттырып, жанып жатқан бетте тығыз қорғаныш қабатын түзуге көмектеседі.
Өрт кезінде бұл қабат жылу мен оттегінің ішкі құрылымға енуіне кедергі келтіріп, жалынның таралуын тежейді. Сонымен қатар, фуллерендер түтіннің түзілуін азайтады және термиялық тұрақтылықты жоғарылатады.

4. Көміртекті нанотүтіктердің құрылымы мен түрлеріне сипаттама беріңіз. Бірқабатты және көпқабатты нанотүтіктердің айырмашылығы неде?
Көміртекті нанотүтік (КНТ) – графеннің цилиндр тәрізді оралған түрі.
Түрлері:

Бірқабатты (SWCNT) – бір қабатты графеннен тұрады, диаметрі шамамен 1 нм.
Көпқабатты (MWCNT) – бірнеше концентрлі бірқабатты түтіктерден тұрады, диаметрі 2–100 нм дейін болуы мүмкін.

Айырмашылықтар:

SWCNT – электрондық құрылымы мен өткізгіштігі бойынша ерекшеленеді, өте жеңіл әрі берік.
MWCNT – механикалық тұрғыда беріктігі жоғары, синтезі оңай, бірақ біркелкілігі аз.

5. NRAM технологиясында көміртекті нанотүтіктер қандай мақсатта пайдаланылады? Бұл технология дәстүрлі флеш-жадылардан несімен ерекшеленеді?
NRAM (Nano-RAM) – көміртекті нанотүтіктердің жоғары өткізгіштігі мен серпімділігін пайдаланатын жады түрі.
КНТ мұнда ақпаратты «1» және «0» ретінде сақтау үшін физикалық күйін (жанасу/ажырау) өзгертетін элемент ретінде қолданылады.
Артықшылықтары:

Жазу/оқу жылдамдығы жоғары
Энергия тұтынуы төмен
Сақтау ұзақтығы (data retention) – өте жоғары
Температураға, радиацияға төзімді
Флеш-жадылармен салыстырғанда – механикалық емес, ал бұл оның сенімділігін арттырады.

6. Гонконг политехникалық университетінің ғалымдары ұсынған КНТ-негізіндегі флеш-жады құрылғысы қандай артықшылықтарға ие?
Бұл құрылғы көміртекті нанотүтіктердің бірегей қасиеттерін — жоғары өткізгіштік, термиялық тұрақтылық, беріктік — тиімді қолдана отырып:

Жоғары жылдамдықта дерек жазу және оқу
Көп циклға дейін тозбайтын жады
Жинақы өлшем мен икемділік
Өндірістік үдерістерге бейімділік
сияқты артықшылықтарға ие. Сонымен қатар, ол энергия тиімділігі мен ұзақ сақтау мерзімі бойынша да ерекшеленеді.

7. Фуллерендердің наномедицинада қолданылу ерекшеліктерін сипаттаңыз. Бұл бағытта қандай терапиялық мүмкіндіктер ұсынылады?
Фуллерендер наномедицинада дәрі тасымалдаушы, антиоксидант, фотодинамикалық агент ретінде қолданылады.
Ерекшеліктері:

Кішкентай өлшемі арқылы жасуша мембранасына ене алады
Химиялық құрылымы оңай модификацияланады
Уыттылығы төмен (модификацияланған түрлері)

Терапиялық мүмкіндіктер:

Онкологияда – ісік жасушаларын фотоактивация арқылы жою
Жүйке жүйесі ауруларында – нейропротекторлық әсер
Антивирустық және бактерияға қарсы терапияда
Ген тасымалдау – гендік терапия бағытында қолдану