一個來自太空的想法

克羅托對含碳豐富的紅巨星的特殊興趣，導(dǎo)致了富勒烯的發(fā)現(xiàn)。多年來他一直有個想法：在紅巨星附近可以形成碳的長鏈分子。為在實(shí)驗(yàn)室中模擬這個特殊環(huán)境，柯爾建議與斯瑪利合作，因?yàn)楹笳咭呀ǔ闪艘惶自O(shè)備，可用一個激光束將差不多任何物質(zhì)蒸發(fā)并加以分析。1985年在休斯頓的那個緊張的星期中，諾貝爾獎獲得者們與他們年輕的合作者希斯(J.R.Heath)和奧布拉恩(J.C.O`Brien)開始用石墨來試驗(yàn)，結(jié)果制成了含有60或70個碳原子的簇。制成的簇被證實(shí)是穩(wěn)定的而且比碳的長鏈分子更有趣。立刻出現(xiàn)兩個問題，這些簇是如何構(gòu)筑的?是否在熟知的石墨和金剛石形狀外，碳可以有新的形狀?

石墨和金剛石??軟的和硬的

石墨呈黑色軟性，是碳的穩(wěn)定和常見形態(tài)。金剛石堅(jiān)硬透明，是碳的特殊形態(tài)。在金剛石中每個巖石原子與四個其他巖石原子以一種有規(guī)則重復(fù)的形式相聯(lián)結(jié)。它的密度為3.51g/cm3。在石墨中，碳原子位于融合的正六邊形的角上。這些六邊形呈平面層狀。石墨的密度低得多，為2.26g/cm3。

發(fā)現(xiàn)

1985年秋柯爾?克羅托和斯瑪利經(jīng)過一周緊張工作后，十分意外地發(fā)現(xiàn)碳元素也可以非常穩(wěn)定地以球的形狀存在。他們稱這些新的碳球?yàn)楦焕障?fullerene)。

這些碳球是石墨在惰性氣體中蒸發(fā)時形成的，它們通常含有60或70個碳厚子。圍繞這些球、一門新型的碳化學(xué)發(fā)展起來了�；瘜W(xué)家們可以在碳球中嵌入金屬和稀有惰性氣體，可以用它們制成新的超導(dǎo)材料，也可以用它們創(chuàng)造出新的有機(jī)化合物或新的高分子材料。

富勒烯的發(fā)現(xiàn)表明，具有不同以經(jīng)驗(yàn)和研究目標(biāo)的科學(xué)家的通力合作可以創(chuàng)造出多么出人意外和迷人的結(jié)果。

含有金屬心的碳球

柯爾?克羅托和期瑪利早就認(rèn)為有可能在富勒烯的籠中放入金屬原子。這樣金屬的性能會完全改變。第一個成功的實(shí)驗(yàn)是將稀土金屬鑭嵌入富勒烯籠中。

有用的富勒烯?

C60能很容易接受電子而形成負(fù)離子。C60與堿金屬(例如鉀)可以形成一個新的超導(dǎo)結(jié)晶性材料，它是從一個有三個電荷的C60離子和三個鉀正離子形成的(K3C60)。這些材料在19K時呈現(xiàn)超導(dǎo)性。由于C60可反復(fù)接受和釋放電子，因此富勒烯在化學(xué)過程中可以被用作催化劑以代替價(jià)格昂貴而且有毒的金屬。

在富勒烯的制備方法略加以改進(jìn)后現(xiàn)在已經(jīng)可能從純碳制造出世界上最小的管??納米碳管。這種管有著非常小的直徑，大約1毫微米。管的一端或兩端可以封閉起來，這些新材料由于它們獨(dú)特的電學(xué)和力學(xué)性能，將可以在電子工業(yè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。?在科學(xué)家們能獲得富勒烯后的六年中已經(jīng)合成了1000多種新的化合物，這些化合物的化學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)或生物學(xué)性能都已被測定，富勒烯的生產(chǎn)成本仍太高，因此限制了它們的應(yīng)用。

今天已經(jīng)有了一百多項(xiàng)有關(guān)富勒烯的專利，但是仍需探索，以使這些激動人心的富勒烯在工業(yè)上能得到大規(guī)模應(yīng)用。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/chuzhong/783816.html

相關(guān)閱讀：中科院大化所二氧化碳催化轉(zhuǎn)化研究取得新進(jìn)展