这就是富勒烯氮分子的样子。 由60个碳原子形成的碳电池内部的氮原子美国军方开发的现代GPS地理系统允许车辆，小工具及其所有者在时空中导航。 该系统以令人羡慕的精度传输数据-每100纳秒大约1个信号。 这些信号是准确导航所必需的。 了解了无线电波的传播速度，您可以计算出几米的误差来计算自己的位置。
但是地理定位系统（GPS，GLONASS和其他系统）无法解决所有时间问题。 事实是这样的系统的卫星本身通过原子钟“知道”时间，这非常精确。 但是，由于入侵者或自然因素（太阳风暴或什至来自建筑物的无线电信号的简单反射）的影响，信号本身可能会失败。 但是，如果在GPS接收器中嵌入了原子钟怎么办？
这不是一个闲杂的想法，而是一个真实的项目，其描述已发布在权威出版物《
物理评论快报》中 。 根据研究的作者，这样的移动原子钟确实是可行的。 科学家们还希望尽快创造出一种类似的“机制”。
任何原子钟的心脏和功能中心都是一个装有抽空空气和通常为铯的气态金属“云”的容器。 原子以一定的频率谐振，该频率在设备的帮助下固定。 同时，铯原子对手表的物理效果，振动和其他非常敏感的因素（例如手表）“无所谓”。 这种系统的尺寸非常不同。 但是已经有一个原子钟，它的大小不超过小手提箱的大小。
在2004年，出现了更多的微型系统，这些系统是由美国国家标准技术研究院的科学家开发的。 他们能够将原子钟的尺寸减小到单个芯片的尺寸。 这种系统被用于许多科学和技术领域，包括军事事务和水下导航。 但是，不幸的是，小型化极大地影响了价格。 原子钟越小，价格就越高。 事实是生产这样的系统极其困难。
通常，几乎不能指望这种原子钟在笔记本电脑或手机中的出现。 即使它们出现，设备也将非常昂贵。 而且这种手机要花费数万美元是不太可能会流行的，而正是需求产生了供应，而技术却日趋庞大。 在有可能减少这种系统的生产成本之前，微型原子钟将仍然是一小撮专家的命运。 也许军方有能力为此类系统付款，也许是NASA和其他太空机构。 但是“向人民”的出口将不会发生。
摆脱这种情况的方法可能是创建原子钟的另一种选择，这是牛津大学的安德鲁·布里格斯（Andrew Briggs）和Arzhang Ardavan在2008年提出的。 科学家建议忘记真空和金属对，而只关闭碳电池中的一个氮原子。 该细胞是内面富勒烯。
内六面体富勒烯是在其细胞中封闭一个或多个原子或分子的
富勒烯分子。
N @ C
60是最合适的富勒烯实验者之一。 这是60个碳原子的电池内的氮原子。 这种结构类似于足球。 实际上，氮原子在该单元中自由移动，保留了其特性。 顺便说一下，科学家已经用氦和氖创造了类似的结构。 但是，事实证明，它是“电池”中的氮原子，是制造微型原子钟的理想之选。
这里有一个有趣的细微差别-N @ C
60是不应该存在的分子，因为氮原子的反应性非常高。 要创建这种类型的复杂结构，需要特殊条件，这可以称为极端条件。 事实是，将氮原子推入碳结构与迫使水从水龙头向上流动大致相同。 我们正在谈论这种反应的热力学特征。 但是，一旦形成结构，它就会立即变得稳定，因为碳会隔离并稳定氮原子。 因此，可以毫无问题地存储所得产品。
在牛津大学的实验室中，他们找到了一种生产氮富勒烯的方法，即使不是大量生产，也足够快。 他们使用一种称为离子注入的方法。 富勒烯在真空罐中加热至蒸发温度，然后将它们沉积在基材上。
形成 C
60的薄膜。 当该膜生长时，它会被氮原子轰击。 其中一些卡在薄膜中，形成所需的结构。 确实，生产率非常低：每10,000例中“富勒烯氮”分子形成1次。
该过程完成后，有必要分配N @ C
60 。 问题在于C
60和N @ C
60的化学性质几乎相同。 但是，仍然存在差异。 首先是分子量，其次是极化率。 这两个差异使得可以使用称为高压液相色谱（HPLC）的方法提取富勒烯氮。
在常规色谱法中，具有不同化学特性的物质彼此分离，例如通过特殊纸张的纤维。 在高压色谱法中，原理是相同的，但是物质是在压力下通过“分离器”驱动的。 在分离富勒烯氮的情况下，必须进行多次操作以将C
60与N @ C
60分离 。
那么原子钟呢？ 在这种情况下，使用发生器来发射无线电信号，该无线电信号的频率接近氮吸收的无线电信号的频率。 该信号通过天线传输到储罐中，富勒烯氮分子位于该储罐中。 它可以是粉末或溶液。 如果正确调谐了振荡器，则无线电信号将被吸收。 如果不是，则信号通过溶液/粉末。 通过使用带有反馈的特殊调谐系统，科学家可以将信号自动调节到所需的指示器。 所有这些都可以用来创建原子钟。
现在，科学家面临的主要任务是基于富勒烯分子创建微型芯片。 这样的系统将没有原子钟中常用的光学元件。 也不需要真空。 这样的系统将是微型且节能的。 他们还将能够取代现代电子时间跟踪设备中使用的晶体振荡器。
富勒烯在烧瓶中的溶液根据这项技术的创造者，有很多使用它的方法。 每个人都需要便携式超精密手表-电子设备的创建者，军队，科学家，医生。 对于GPS系统，即使在室内也可以捕获其信号。 通过将原子钟放置在电子设备本身（即接收器）内部，将有助于此操作。 GPS信号将很难淹没-现在非常容易做到。 即使卫星网络部分受损（某些卫星发生故障），带有集成原子钟的地球上的GPS接收器也可以工作。
此外，将有可能创建用于车辆，海关，邮政的微型地理位置系统。 即使在此类系统通过隧道的过程中，也可以毫无问题地跟踪包裹和设备。
当然，创建商业系统还有很长的路要走-科学家需要让公司对其发明感兴趣。 顺便说一下，富勒烯氮根本不花钱-每克物质2.66亿美元。 实际上，内表面富勒烯已成为地球上最昂贵的物质，仅次于反物质（目前尚无法确定）。 根据一些估计，每克1克的反物质将耗资48万亿美元。 但这是在找到一种存储反物质的实用方法的情况下。