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。為在實驗室中模擬這個特殊環(huán)境，柯爾建議與斯瑪利合作，因為后者已建成了一套設備，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，結(jié)果制成了含有60或70個碳原子的簇。制成的簇被證實是穩(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為富勒烯(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、一門新型的碳化學發(fā)展起來了�；瘜W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材料，也可以用它們創(chuàng)造出新的有機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)驗和研究目標的科學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。第一個成功的實驗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離子。C60與堿金屬(例如鉀)可以形成一個新的超導結(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)超導性。由于C60可反復接受和釋放電子，因此富勒烯在化學過程中可以被用作催化劑以代替價格昂貴而且有毒的金屬。

在富勒烯的制備方法略加以改進后現(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特的電學和力學性能，將可以在電子工業(yè)領(lǐng)域中得到應用。?在科學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、光學、電學、力學或生物學性能都已被測定，富勒烯的生產(chǎn)成本仍太高，因此限制了它們的應用。

今天已經(jīng)有了一百多項有關(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)模應用。

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