Введение. 
Образование и рост углеродных наноструктур

Нами проанализированы различные модели образования фуллеренов и других углеродных наноструктур. Рассмотрены следующие модели: сборка фуллеренов из фрагментов графита, модель «улитки», сборка из кластеров, «путь фуллерена», отжиг углеродных кластеров. Обсужден отбор магических фуллеренов и изомеров фуллеренов. Проанализированы механизмы образования углеродных наночастиц, а также их связь с механизмами образования фуллеренов. Рассмотрено моделирование возможных механизмов образования наночастиц с помощью молекулярной динамики. Обсуждены возможные зародыши для роста и механизмы роста однооболочечных и многооболочечных нанотрубок, а также углеродных конусов. Описаны возможные методы создания углеродсодержащих нанообьектов.

Экспериментальное обнаружение стабильного кластера С60 с икосаэдрической симметрией и в последующем богатого семейства фуллеренов явилось одним из самых ярких открытий последнего десятилетия. В 1996 г. за это выдающееся достижение Роберт Керл, Гарольд Крота и Ричард Смолли были удостоены Нобелевской премии. Удивительно, что после многих столетий использования различных форм углерода, после всестороннего исследования таких известных кристаллографических форм углерода, как алмаз и графит, была открыта принципиально новая форма этого вещества. Любопытно, что квантово-химические расчеты предсказали существование С60 на десять лет раньше. Мы не собираемся обсуждать здесь все перепитой открытия фуллеренов. Нас интересует иное: каков механизм образования столь сложного в снмметричного кластера в реальных условиях, соответствующих эксперименту. Можно поставить вопрос и иначе, в более прикладном аспекте. Пусть известно из расчетов, что данный сложный кластер (или сложная молекула) может существовать. Каким может быть возможный механизм его образования? Как подобрать оптимальные экспериментальные условия для его получения?

Адекватность постановки такого вопроса далеко не очевидна, если отнести его к сложным биологическим молекулам типа ДНК. Или еще иначе: до каких пределов вообще можно реализовать молекулярный дизайна Поставленные вопросы в настоящее время имеют особую остроту в связи с возможностью создания принципиально новых кластерных материалов и разнообразных наноструктур. В данном обзоре мы ограничимся обсуждением возможных механизмов образования кластеров из семейства фуллеренов, а также других углеродных наноструктур — наночастиц, нанотрубок и конусов. Хотя еще не существует общепринятой схемы образования углеродных наноструктур и обсуждаемые модели могут рассматриваться лишь как гипотезы, накопленный в этой актуальной области интересный экспериментальный и теоретический материал нуждается в систематизации и критическом осмыслении.