什么是富勒烯？

富勒烯的名字聽起來還挺高級，但其實(shí)簡單地說，它就是——碳。

沒錯(cuò)，它本質(zhì)上是一種碳的同素異形體，也就是我們生活中常見到的煤炭的弟兄，相似的同素異形體還包括令萬千女性心動不已的鉆石。與其它碳材料相比，富勒烯是唯一具有確定分子結(jié)構(gòu)的碳單質(zhì)它的分子模型與由12塊黑色五邊形與20塊白色六邊形拼合而成的足球一模一樣，所以也稱其為“足球烯”。雖然它們形態(tài)各異，性質(zhì)也千差萬別，但是均由同一種分子構(gòu)成。

我們不禁感慨大自然的鬼斧神工。本文將帶您一起認(rèn)識神奇的富勒烯。

富勒烯的發(fā)展史

1971年，大澤映二發(fā)表《芳香性》一書，其中描述了C60分子的設(shè)想。

1980年，飯島澄男在分析碳膜的透射電子顯微鏡圖時(shí)發(fā)現(xiàn)同心圓結(jié)構(gòu)，就像切開的洋蔥，這是C60的第一個(gè)電子顯微鏡圖。 1983年，克羅托蒸發(fā)石墨棒產(chǎn)生的碳灰的紫外可見光譜中發(fā)現(xiàn)215nm和265nm的吸收峰，他們稱之為“駝峰”；后來他們推斷這是富勒烯產(chǎn)生的。

1984年，富勒烯的第一個(gè)光譜證據(jù)是在1984年由美國新澤西州的艾克森實(shí)驗(yàn)室的羅芬等人發(fā)現(xiàn)的，但是他們不認(rèn)為這是C60等團(tuán)簇產(chǎn)生的。

1985年，美國化學(xué)家羅伯特·柯爾、英國化學(xué)家哈羅德·克羅托博士和美國科學(xué)家理查德·斯莫利等人在氦氣流中以激光汽化蒸發(fā)石墨實(shí)驗(yàn)中首次制得由60個(gè)碳組成的碳原子簇結(jié)構(gòu)分子C60，并推測這個(gè)團(tuán)簇是球狀結(jié)構(gòu)。受建筑學(xué)家巴克敏斯特·富勒設(shè)計(jì)的加拿大蒙特利爾世界博覽會球形圓頂薄殼建筑的啟發(fā)，他們認(rèn)為C60可能具有類似球體的結(jié)構(gòu)，因此將其命名為巴克明斯特·富勒烯（Buckminster Fullerene），簡稱富勒烯（Fullerene）。

1990年，克利斯莫等人第一次報(bào)道了大量合成C60的方法，才使得C60的研究得以大量展開。

1991年，加州大學(xué)洛杉磯分校的霍金斯得到了富勒烯衍生物的第一個(gè)晶體結(jié)構(gòu)，標(biāo)志著富勒烯結(jié)構(gòu)被準(zhǔn)確測定。

1995年，伍德制備出開孔富勒烯，而PCBM也被他首次制備。

1996年，羅伯特·科爾、哈羅德·克羅托和理查德·斯莫利因富勒烯的發(fā)現(xiàn)獲諾貝爾化學(xué)獎。

一出現(xiàn)便“風(fēng)光無限”的富勒烯，曾被譽(yù)為“納米王子”，其三位發(fā)現(xiàn)者均被授予諾貝爾化學(xué)獎。但時(shí)至今日，富勒烯市場化應(yīng)用的前景仍不明朗，富勒烯的應(yīng)用主要面臨三重難關(guān)：生產(chǎn)難、分離難、保存難。

過去20余年，富勒烯開始在生物醫(yī)藥領(lǐng)域嘗試應(yīng)用落地。在日本，人們利用富勒烯能消除自由基的功效制備化妝品，富勒烯作為一種極強(qiáng)的抗氧化物，在皮膚抗衰老、促進(jìn)毛囊生長等領(lǐng)域可能發(fā)揮作用；甚至還有人將其做成富勒烯水在市場上銷售，并稱其為“C60生命之水”。

盡管科學(xué)家們已經(jīng)清楚地知道，富勒烯在電子學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)、醫(yī)藥學(xué)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。但研究富勒烯的學(xué)術(shù)門檻較高，制備工藝技術(shù)難度較大，量產(chǎn)化較難，因此富勒烯市場化仍將面臨長期的“成長煩難”。我們堅(jiān)信，隨著科技水平的不斷發(fā)展，富勒烯終有一天會成為人們生活中的“得力助手”。