碳纳米管和富勒烯的光电特性和应用
碳纳米管和富勒烯的光电特性和应用
碳纳米管和富勒烯的光电特性和应用一、碳纳米管的结构性能及应用（一）碳纳米管的结构碳纳米管是指由类似石墨的六边形网格组成的管状物，可以看作是石墨片层绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成。
管子一般由单层或多层组成，相应的纳米碳管就称为单壁纳米碳管（SWNT和多壁纳米碳管（MWNT）碳纳米管具有典型的层状中空结构特征，构成碳纳米管的层片之间存在一定的夹角碳纳米管的管身是准圆管结构，并且大多数由五边形截面所组成。
管身由六边形碳环微结构单元组成，端帽部分由含五边形的碳环组成的多边形结构，或者称为多边锥形多壁结构。
是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量lEjf-级、管子两端基本上都封口）的一维量子材料。
它主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。
层与层之间保持固定的距离，约为0.34nm,直径一般为2〜20nm长度可达数微米，因此有较大的长径比。
资料表明：碳纳米管的晶体结构为密排六,c=0.6852nm,c/a=2.786 , 与石墨相比,a值稍小而c值稍大,预示着同一层碳管内原子间有更强的键合力，碳纳米管有极高的同轴向强度。
多壁碳纳米管存在三种类型的结构,分别称为单臂纳米管、锯齿形纳米管和手性形纳米管。
由于其独特的结构，碳纳米管的研究具有重大的理论意义和潜在的应用价值，女口：其独特的结构是理想的一维模型材料；巨大的长径比使其有望用作坚韧的碳纤维，其强度为钢的100咅，重量则只有钢的1/6;同时它还有望用作为分子导线，纳米半导体材料，催化剂载体，分子吸收剂和近场发射材料等。
（二）碳纳米管的主要性质及应用（1）碳纳米管的性质如下：1. 碳纳米管上碳原子的P 电子形成大范围的离域n 键，由于共轭效应显著， 碳纳米管具有一些特殊的电学性质。
碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相 同，所以具有很好的电学性能。
理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋 角。
当CNTs 的管径大于6nm 时，导电性能下降；当管径小于 6nm 时，CNTs 可以 被看成具有良好导电性能的一维量子导线。
富勒烯用途问题回答
富勒烯用途一、引言富勒烯是一种具有特殊结构的碳分子，由于其独特的化学和物理性质，在许多领域都有着广泛的应用。
本文将从材料科学、医药学、能源领域等多个方面介绍富勒烯的用途。
二、材料科学领域1. 富勒烯作为纳米材料富勒烯具有球形结构和纳米尺度大小，因此被称为“第三种碳纳米管”。
它不仅可以用于制备新型纳米材料，还可以作为其他纳米材料的添加剂，从而改善其性能。
例如，在聚合物中加入富勒烯可以提高聚合物的导电性和机械强度。
2. 富勒烯作为光电功能材料富勒烯具有良好的光电响应性能，可以用于制备太阳能电池、光电传感器等光电功能材料。
例如，将富勒烯与聚合物混合后制备成太阳能电池，在实验室中已经达到了较高的转换效率。
3. 富勒烯作为催化剂富勒烯具有高的表面积和丰富的活性位点，因此可以作为催化剂应用于化学反应中。
例如，将富勒烯修饰在金属表面上可以提高其催化活性，同时还可以增加催化剂的稳定性。
三、医药学领域1. 富勒烯作为药物载体富勒烯具有大的内部空腔和良好的生物相容性，因此可以作为药物载体应用于药物输送系统中。
例如，将药物包裹在富勒烯内部可以改善其溶解度和稳定性，从而提高药效。
2. 富勒烯作为抗氧化剂富勒烯具有强的抗氧化能力，可以有效清除自由基并保护细胞免受氧化损伤。
因此，在医学上被广泛应用于治疗心血管疾病、神经退行性疾病等。
3. 富勒烯作为光动力治疗剂富勒烯可以吸收光能并转换成激发态能量，在特定波长下产生活性氧并杀死癌细胞。
因此，富勒烯被视为一种潜在的光动力治疗剂。
四、能源领域1. 富勒烯作为储能材料富勒烯具有良好的电导性和化学稳定性，可以用于制备超级电容器等储能材料。
例如，将富勒烯修饰在电极表面上可以提高超级电容器的能量密度和循环稳定性。
2. 富勒烯作为润滑剂富勒烯具有球形结构和良好的滑动性，可以作为润滑剂应用于机械设备中。
例如，在发动机油中加入富勒烯可以减少摩擦损失并提高发动机效率。
3. 富勒烯作为太阳能电池材料富勒烯具有良好的光电响应性能，可以用于制备太阳能电池中的活性层。
富勒烯在光电子学中的应用
富勒烯在光电子学中的应用富勒烯是一种由碳原子组成的球形分子，其结构类似于足球，因此也常被称为“碳纳米管足球”。
富勒烯在化学、物理等领域有广泛的应用，尤其在光电子学中具有很大的潜力。
一、富勒烯的光电性质富勒烯具有良好的光电性质，它可以吸收紫外光和可见光，产生强烈的电子激发。
这个电子激发过程可以被用来制造太阳能电池，这种电池可以将日光转换为电能。
此外，富勒烯还可以在电场的作用下发生坚挺效应。
这意味着它可以在电流通过它的时候，在其表面产生一定的电压，产生的电流可以用来制造各种器件。
二、富勒烯的光电子学应用1. 富勒烯的光电导性能富勒烯的导电性能比较好，具体来说，它可以通过光子激发来增强光电导率。
这一特性在光电子学领域有很大应用，可以用来制造太阳能电池、发光二极管等器件。
2. 富勒烯的光学性质富勒烯的光学性质十分独特，可以使其被用来制造一些特殊的器件。
例如，近年来，人们利用富勒烯在紫外光区域的吸收带来的独特光学效应，研制出了高效的深紫外光源、紫外光检测器等。
另外，由于富勒烯的吸收谱位于紫外光和可见光之间，因此利用富勒烯可以制备出用于太阳能电池的相对宽谱的正常阳光滤波器。
3. 富勒烯的能带特性富勒烯的能带特性与其他材料相比也有所不同。
研究发现，碳纳米管和其他一些纳米材料的电子结构与富勒烯的类似。
这种相似性使得富勒烯可以作为其他纳米材料的代表，被应用于光电子学领域的相应器件的制造中。
4. 富勒烯的传输性能富勒烯是一种高度分子化合物，分子之间的相互作用特别复杂。
这种相互作用会影响到富勒烯的电子传输性能，使其在器件制造中具有良好的应用潜力。
例如，人们发现，富勒烯可以作为有机场效应晶体管的典型材料，其能带和分子结构的特性，使其具有很好的传输性能。
三、结论综上所述，富勒烯在光电子学领域中的应用具有广泛的前景。
该材料具有良好的光电性质，可以在电子激发的作用下产生光电导性能，这些特性可以被用来制造各种高科技器件。
与此同时，富勒烯还可以用于制造太阳能电池、发光二极管等器件，同时其光学、能带和传输特性等方面的独特性，为其开发更多的应用场景提供了充足的可能性。
富勒烯结构和碳纳米管发现引领物质科学革命
富勒烯结构和碳纳米管发现引领物质科学革命物质科学是一门探索和研究物质结构、性质和应用的学科，它对我们理解自然界以及开发新材料具有重要的意义。
近几十年来，富勒烯结构和碳纳米管的发现被认为是物质科学领域的重大突破，引领了一场科学革命。
1985年，化学家哈罗德·克罗图在研究碳的结构时意外地合成出了一种新型结构，这就是富勒烯。
富勒烯是由碳原子构成的分子，形状类似于一个橄榄球。
它的发现可谓是一个科学上的奇迹，因为富勒烯的存在在以前是没有任何理论上的预测。
富勒烯结构的发现填补了碳的凝聚态物质的一种新形态，使得人们对碳的理解更加全面。
富勒烯不仅在科学上具有重要的意义，还有广泛的应用。
由于其独特的球状结构和稳定性，富勒烯可以作为药物传递系统、电子材料、催化剂等领域的重要材料。
它的应用在医学、材料科学、能源领域等都取得了巨大的突破。
与此同时，碳纳米管的发现也给物质科学领域带来了巨大的影响。
碳纳米管是由一层或多层碳原子构成的管状结构，可以是直径纳米量级的纤细管。
碳纳米管的发现可以溯源到20世纪90年代初，两位日本科学家苏命诚士郎和岛田敏男首次成功地将这种管状结构纳入实验证明。
碳纳米管独特的电子特性、高强度和导电性能使它成为当今科学领域的热门研究课题。
碳纳米管作为一种新的纳米材料，具有许多显著的特性和潜在的应用。
首先，碳纳米管具有优异的导电性能，远远超过硅和铜等传统材料。
这使得碳纳米管可以用于高性能电子器件、导电材料和传感器等领域。
其次，碳纳米管的强度非常高，比钢还要强，这使得它在材料科学和航空航天等领域具有广泛的应用潜力。
此外，碳纳米管还可以作为催化剂和储能设备等方面的材料，有望在能源领域发挥重要作用。
富勒烯结构和碳纳米管的发现不仅对物质科学领域产生了巨大的冲击，也为未来的科学发展提供了无限可能。
这两种新材料的引入使得人们对碳的认识更加深入，也推动了纳米科学和纳米技术的发展。
与此同时，富勒烯结构和碳纳米管的发现也意味着我们对材料的研究进入了一个全新的时代，这个时代将由材料的性能和应用驱动的新材料革命推动。
碳纳米管的电学特性和应用
碳纳米管的电学特性和应用碳纳米管是一种由碳原子构成的纳米材料，具有优异的机械、电学和光学性质。
其中，碳纳米管的电学特性尤为重要，在多个领域具有重要的应用。
一、碳纳米管的电学特性碳纳米管是一种单层或多层的管状结构，具有直径几十纳米至微米级别，长度可达数十微米至数百微米。
碳纳米管具有极高的电导率，电子在管内行进时几乎不会受到散射，从而具有很低的电阻率。
此外，碳纳米管具有优异的导电性能，可用作超导体或半导体。
碳纳米管的导电性能取决于管径、壁数、杂质等因素，有些碳纳米管还具有半导体特性。
碳纳米管的电学性质还表现为量子限制效应和门极调控效应。
量子限制效应是指在微观世界中，粒子的运动受到空间限制时，其运动特性将发生量子化，如电子在碳纳米管中运动时，其能量和状态受管径和壁数等因素限制。
门极调控效应是指在某些情况下，通过改变管墙上的门极电压，可控制电子的传输。
二、碳纳米管的应用1. 电子器件碳纳米管的导电性能和量子限制效应为电子器件的制造提供了新思路和新途径。
碳纳米管可以制成晶体管、场效应晶体管、逻辑门等电子器件，其速度、功率和稳定性均优于传统晶体管。
碳纳米管晶体管还可以用于可重复性高、耐辐照的集成电路制造。
2. 传感器碳纳米管可用于制造敏感元件，在化学、生物、环境等领域中应用广泛。
例如，将碳纳米管制成气敏电阻器，可用于检测空气中的气体污染物；将碳纳米管变形后，可检测生物和化学物质的变化。
3. 储能材料碳纳米管具有超高的比表面积和电导率，适合用于储能材料的制备。
其制成的纳米复合材料在超级电容器和锂离子电池中应用广泛。
与传统电池材料相比，碳纳米管具有更高的能量密度和更长的循环寿命。
4. 材料强化碳纳米管可以与多种材料复合制成纳米复合材料，具有卓越的力学性能和耐磨性。
例如，与碳纤维、玻璃纤维、陶瓷等材料复合后，可以制成高强度、高刚度的材料用于航空、汽车、体育器材等领域中。
总之，碳纳米管的电学特性使其在电子器件、传感器、储能材料和材料强化等领域中具有广泛的应用前景。
改变世界的十种新材料
改变世界的十种新材料改变世界的十种新材料有：1. 石墨烯：石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有出色的导电性能、极低的电阻率和极快的电子迁移速度。
它还有超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，因此在电子产品、能源、生物医学等领域有广泛的应用前景。
2. 气凝胶：气凝胶是一种高孔隙率、低密度、质轻、低热导率的材料，具有优异的隔热保温特性。
它被广泛应用于航空航天、建筑、汽车、纺织等领域。
3. 碳纳米管：碳纳米管是一种高电导率、高热导率、高弹性模量、高抗拉强度的材料，被用于制造电子产品、催化剂载体、传感器等。
4. 富勒烯：富勒烯是一种具有线性和非线性光学特性、碱金属富勒烯超导性的材料，被用于光电器件、超导材料等领域。
5. 非晶合金：非晶合金是一种高强韧性、优良的导磁性和低的磁损耗、优异的液态流动性的材料，被用于制造节能环保、高性能电机等领域。
6. 泡沫金属：泡沫金属是一种重量轻、密度低、孔隙率高、比表面积大的材料，被用于制造轻质材料、隔音材料、隔热材料等领域。
7. 离子液体：离子液体具有高热稳定性、宽液态温度范围、可调酸碱性、极性、配位能力等特性，被用于化学反应催化剂、电池电解液等领域。
8. 纳米点钙钛矿：纳米点钙钛矿具有巨磁阻、高离子导电性、对氧析出和还原起催化作用等特性，被用于制造高效能电池、传感器等领域。
9. 3D打印材料：3D打印材料可用于改变传统工业的加工方法，实现复杂结构的快速成型，被广泛应用于建筑、航空航天、医疗等领域。
10. 柔性玻璃：柔性玻璃改变了传统玻璃刚性、易碎的特点，实现了玻璃的柔性革命化创新，被用于制造曲面显示屏幕等领域。
这些新材料各具特点，在不同领域有着广泛的应用前景，为人类社会的进步和发展做出了重要的贡献。
富勒烯的性质及应用
富勒烯的性质及应用富勒烯是一种由碳原子构成的球形分子，其最早由美国化学家Richard Smalley 和Robert Curl等人于1985年发现。
富勒烯最著名的形态是C60富勒烯，也被称为布克明球。
除了C60富勒烯外，还有其他形态的富勒烯，如C70、C84等。
富勒烯具有许多独特的性质，使其被广泛研究和应用。
首先，富勒烯具有高度的化学稳定性和热稳定性，可以在高温和强酸碱条件下保持其结构完整。
其次，富勒烯具有特殊的电子结构和电子传输性质，可以在光学、电子和磁学等领域发挥重要作用。
此外，富勒烯还具有良好的导电性、导热性和机械强度，可以应用于电子器件、催化剂等领域。
富勒烯的应用十分广泛。
首先，富勒烯在材料科学领域具有广阔的应用前景。
由于富勒烯独特的结构和性质，可以用于制备各种材料。
例如，将富勒烯与聚合物复合可以获得高性能的聚合物材料，其具有优异的力学性能和导电性能。
此外，富勒烯还可以与金属或半导体材料复合，获得具有特殊功能的材料，如光伏材料、光电转换器件等。
其次，富勒烯在生物医学领域也具有广泛的应用潜力。
富勒烯可以通过表面修饰和功能化处理，使其具有良好的生物相容性和靶向性。
因此，富勒烯可以作为药物载体用于药物输送系统，将药物精确地送达到疾病部位。
此外，富勒烯还可以作为抗氧化剂和免疫增强剂，用于治疗癌症、炎症等疾病。
富勒烯还可以应用于能源领域。
由于富勒烯具有良好的光电性能和光吸收能力，可以应用于太阳能电池和光电器件。
研究者们正在探索如何利用富勒烯来提高太阳能电池的效率和稳定性，以实现可持续能源的利用。
此外，富勒烯还具有催化剂的独特性质，可以应用于化学合成和环境净化等方面。
例如，富勒烯可以作为催化剂用于有机合成反应中，如氢化反应、氧化反应等。
此外，富勒烯还可以作为吸附剂用于净化水和空气中的有害物质，如重金属离子、有机物等。
总之，富勒烯作为一种独特的碳纳米材料，具有许多独特的性质和应用潜力。
在材料科学、生物医学、能源和环境等领域，富勒烯都有着广泛的应用前景。
富勒烯和碳纳米管
富勒烯和碳纳米管
富勒烯和碳纳米管都是碳的同素异形体，它们的结构由碳原子以共价键形式构成，但它们的形态和性质有显著差异。
富勒烯是一种分子结构，由纯碳原子组成，通常呈现球状或椭球形。
最著名的富勒烯是C60，它的结构类似于一个足球，由60个碳原子构成20个六边形和12个五边形的封闭壳层。
除了C60以外，还有其他类型的富勒烯，比如C70、C78等，它们的形状和大小略有不同，但基本结构都是由碳原子构成的闭合笼状结构。
富勒烯具有独特的电子性质，可以作为超导体、有机半导体和在光伏电池中的活性材料。
碳纳米管（Carbon Nanotubes，简称CNTs）则是由单层或多层石墨烯卷成的管状结构。
根据层数的不同，碳纳米管可以分为单壁碳纳米管（Single-Walled Carbon Nanotubes，SWCNTs）和多壁碳纳米管（Multi-Walled Carbon Nanotubes，MWCNTs）。
碳纳米管具有极高的强度和刚度，其强度是钢铁的100倍以上，同时具有极佳的电导率和热导率。
这些特性使得碳纳米管在复合材料、电子器件、能源存储和转换设备等众多领域有着广泛的应用前景。
在工程应用中，碳纳米管和富勒烯通常用作增强材料来提高复合材料的力学性能、电学性能和热稳定性。
例如，将碳纳米管添加到塑料或金属基体中，可以显著提升复合材料
的强度和导电性。
富勒烯则因其特殊的电子结构，常用于光电材料和有机电子器件中。
此外，由于碳纳米管和富勒烯具有独特的化学和物理性质，它们也被用于传感器、催化剂载体、药物输送系统等高科技领域。
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碳纳米管和富勒烯的光电特性和应用一、碳纳米管的结构性能及应用（一）碳纳米管的结构碳纳米管是指由类似石墨的六边形网格组成的管状物,可以看作是石墨片层绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成。
管子一般由单层或多层组成,相应的纳米碳管就称为单壁纳米碳管(SWNT)和多壁纳米碳管(MWNT)。
碳纳米管具有典型的层状中空结构特征,构成碳纳米管的层片之间存在一定的夹角碳纳米管的管身是准圆管结构，并且大多数由五边形截面所组成。
管身由六边形碳环微结构单元组成, 端帽部分由含五边形的碳环组成的多边形结构，或者称为多边锥形多壁结构。
是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口）的一维量子材料。
固定的距离，约为0.34nm，直径一般为2～20nm。
长度可达数微米,因此有较大的长径比。
资料表明:碳纳米管的晶体结构为密排六,c=0.6852nm,c/a=2.786 ,与石墨相比,a值稍小而c值稍大,预示着同一层碳管内原子间有更强的键合力,碳纳米管有极高的同轴向强度。
多壁碳纳米管存在三种类型的结构,分别称为单臂纳米管、锯齿形纳米管和手性形纳米管。
由于其独特的结构，碳纳米管的研究具有重大的理论意义和潜在的应用价值，如：其独特的结构是理想的一维模型材料;巨大的长径比使其有望用作坚韧的碳纤维，其强度为钢的100倍，重量则只有钢的1/6;同时它还有望用作为分子导线，纳米半导体材料，催化剂载体，分子吸收剂和近场发射材料等。
（二）碳纳米管的主要性质及应用（1）碳纳米管的性质如下：1. 碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域π键，由于共轭效应显著，碳纳米管具有一些特殊的电学性质。
碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。
理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。
当CNTs的管径大于6nm时，导电性能下降；当管径小于6nm时，CNTs可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。
有报道说Huang通过计算认为直径为0.7nm的碳纳米管具有超导性，尽管其超导转变温度只有1.5×10-4K，但是预示着碳纳米管在超导领域的应用前景。
常用矢量Ch表示碳纳米管上原子排列的方向，其中Ch=na1+ma2，记为(n,m)。
a1和a2分别表示两个基矢。
(n,m)与碳纳米管的导电性能密切相关。
对于一个给定(n,m)的纳米管，如果有2n+m=3q（q为整数），则这个方向上表现出金属性，是良好的导体，否则表现为半导体。
对于n=m的方向，碳纳米管表现出良好的导电性，电导率通常可达铜的1万倍。
2. 碳纳米管具有很高的杨氏模量和抗拉强度，杨氏模量估计可高达5T Pa；同时碳纳米管还具有极高的韧性，十分柔软．碳纳米管的导电性与本身的直径和螺旋度有关，随着这些参数的变化可表现出导体或半导体性质。
碳纳米管管壁在生长过程中有时会出现五边形和七边形缺陷，使其局部区域呈现异质结特性。
不同拓扑结构的碳纳米管连接在一起会出现非线性结效应，有近乎理想的整流效应．在室温条件下，碳纳米管能够吸收较窄频谱的光波，能以新的频谱发射光波，还能发射与原来频谱完全相同的光波。
（2）碳纳米管还有以下的应用：1. 纳米电子学方面作为典型的一维量子输运材料，用金属性单层碳纳米管制成的三极管在低温下表现出典型的库仑阻塞和量子电导效应。
碳纳米管既可作为最细的导线被用在纳米电子学器件中，也可以被制成新一代的量子器件。
碳纳米管还可用作扫描隧道显微镜或原子力显微镜的探针。
碳纳米管还为合成其它一维纳米材料的控制生长供了一种模板或框架，碳纳米管在高温下非常稳定，利用碳纳米管的限制反应可制备其它材料的一维纳米结构。
这一方法用于制备多种金属碳化物一维纳米晶体和制备氮化物的一维纳米材料。
在硅衬底上生长碳纳米管阵列的工艺与现行的微电子器件的制备工艺完全兼容，这就为碳纳米管器件与硅器件的集成提供了可能。
2. 信息科学方面碳纳米管可制作碳纳米管场致发射显示器碳纳米管的顶端很细，有利于电子的发射，它可用做电子发射源，推动场发射平面显示发展。
实验证明在硅衬底上可生长规则的碳纳米管阵列，采用蒸发和掩膜技术在硅表面形成铁的薄膜微观图形，利用乙烯做反应气体，在适当的反应条件下，碳纳米管可垂直于衬底表面生长，形成规则的阵列，阵列的形状由衬底上铁膜的微观图形决定。
这种碳纳米管阵列的一个可能的直接应用是场发射平面显示。
西安交通大学朱长纯教授领导的研究小组采用新的技术，引导碳纳米管有序、定向地生长在导电的硅片衬底上引，并且进一步研制出功能完备的场发射像素管，由于其纯度高、有序性好，场发射性能也大为提高。
和传统显示器比，这种显示器不仅体积小，重量轻，大大省电，显示质量好，而且响应时间仅为几微秒，从零下45℃到零上85℃都能正常工作。
3. 材料方面应用碳纳米管的强度约比钢高100多倍，而比重却只有钢的1／6；同时碳纳米管还具有极高是未来的“超级纤维”，是复合材料中极好的加强材料，目前已经用于纳米结构复合材料和混凝土的强化。
对碳纳米管可控制生长技术、表征技术和应用的深入研究将会促进纳米科学和技术的发展，有助于发现新的效应，发展新的器件，以至于形成新的产业。
二、富勒烯C60 的结构性能及应用众所周知，碳元素有两种同素异形体－金刚石，石墨。
1970年，日本科学家小泽预言，自然界中碳元素还应该有第三种同素异形体存在。
经过世界上各国科学家15年的不懈努力和艰苦探索终于在1985年由美国Rice大学的Kroto等人在激光汽化石墨实验中首次发现含有60个碳原子的原子簇命名为C60及含有70个碳原子的原子簇命名为C70，C60及C70均具有笼形结构，在物理及化学性质上可看作三维的芳香化合物，分子立体构型属于D5h点群对称性。
与石墨相似，C60中每个碳原子与周围三个碳原子形成三个σ键，C-C-C夹角为116°，三个σ键角总和为348°，而不是平面三角形的360°，故为球面，由杂化轨道理论计算：C原子是采取sp2.28杂化，用三个杂化轨道形成σ键，每个C原子剩下的一个轨道（s0.09P0.90）与球面成101.6°，形成离域Π键，故具有芳香性。
C60中20个正六边形和12个正五边形构成圆球形结构，共有60个顶点，分别由60个碳原子所占有，经证实它们属于碳的第三种同素异形体，命名为富勒烯(Fullerene）．以后又相继发现了C44、C50、C76、C80、C84、C90、C94、C120、C180、C540。
等纯碳组成的分子，它们均属于富勒烯家族，其中C60 的度丰约为50% ,由于特殊的结构和性质，C60在超导、磁性、光学、催化、材料及生物等方面表现出优异的性能，得到广泛的应用。
特别是1990年以来Kratschmer和Huffman等人制备出克量级的C60，使C60的应用研究更加全面、活跃。
C60具有缺电子烯的性质，同时它又兼备给电子能力，六元环间的6：6双键为反应的活性部位，可发生诸如氢化、卤化、氧化还原、环加成、光化与催化及自由基加成等多种化学反应，并可参与配合作用。
C60在超导、磁性、光学、催化、材料及生物等方面表现出优异的性能，对它的研究已广泛开展。
（1）超导体特性超导现象是大约10年前第一次在一种电子搀杂的富勒烯C60中发现的。
C60分子本是不导电的绝缘体，但当碱金属嵌人C60分子之间的空隙后，C60与碱金属的系列化合物将转变为超导体，如K3C60即为超导体，且具有很高的超导临界温度。
掺杂C60超导体的发现是超导领域的又一重大成果，这种超导体具有相对较高的临界温度，掺杂C60超导体的临界温度不仅远远高于所有的有机分子超导体，而且也大大高于以前发现的金属和合金超导体，只比现在炙手可热的氧化物陶瓷超导体低。
如果掺杂C60超导体的临界温度目前尚不能与高温氧化物超导体相比的话，那么这种超导体在其他方面却具有许多更为优越的性质，而这些性质都直接影响到超导体的实际应用.富勒烯超导体最大的优点在于这种化合物容易加工成所需要的各种形状；同时由于它们是三维分子超导体，各向同性，使得电流可以在各个方向均等地流动。
我们知道，氧化物陶瓷超导体是一种层状材料，表现为各向异性，在每层平面内和与平面垂直的方向上导电性质不同，同时这种陶瓷材料难于加工成线形或其他所需要的形状，给实际应用造成困难。
同时，富勒烯化合物超导体还具有较高的临界磁场和临界电流密度，理论分析和一些实验结果显示，在更大的富勒烯分子掺杂化合物中可能大幅度提高超导临界温度。
良好的性质和潜在的高临界温度为富勒烯超导体的应用创造了条件。
掺杂富勒烯超导体的可能应用包括磁悬浮列车，基于约瑟夫逊结和更新更快设计原理的高速计算机开关器件、长距离电力输送、超导发动机和发电机、作物理研究的大型磁铁（如超导超级对撞机）、超导计算机的电子屏蔽以及基于超导量子干涉器件（SQUID）的电子设备等方面。
掺杂的C60化合物显示超导电性，理论计算已经证明，不掺杂的C60是一种直接能隙半导体，由于C60分子在其格点位置作高速无序自由转动，使C60固体成为继Si，Ge和GaAs之后的又一种新型半导体材料。
日本三菱电气公司的研究人员已经用C60制成了一种新型富勒烯半导体。
随着研究的深入，富勒烯及其衍生的材料走向应用已指日可待。
C60及富勒烯家族的诞生是20世纪80年代的重大发现之一，具有重要意义的是，这些神奇的全碳分子及其衍生的物质显示新颖奇特的物理化学性质，它们首先是作为一种可实用化的新材料而出现的。
（2）光学特性由于C60分子中存在的三维高度非定域(电子共轭结构使得它具有良好的光学及非线性光学性能)。
C60光激发后很容易形成电子一空穴对从而产生光电子转移，C60还具有较大的非线性光学系数和高稳定性等特点，可以预计C60将是很好的光电导材料、新型非线性光学材料，有望在光计算、光记忆、光信号处理及控制等方面有所应用。
1. 光聚合特性由于双键的存在，富勒烯在一定的光照条件下双键被打开，与相邻的C60分子形成更加稳定的共价键而发生了聚合反应2.发光性质处于真空中的C60是没有发光性能的，当C60晶体吸附了一些气体，或者向C60晶体中参杂某种成分，甚至在C60笼上嫁接一些基团或者有机分子时，使原来不能发光的C60分子具备了发光性质。
3. 非线性光学器件实验和理论研究表明，C60和C70等富勒烯都是良好的非线性光学材料，C60/C70混合物（C70约占10%）的非线性光学系数约为1.1×10-9esu，C76甚至还具有光偏振性。
富勒烯分子中不存在对非线性光学性能有干扰作用的碳—氢键和碳-氧键，与其他非线性光学材料相比，性能更加优越。
美国西北大学的研究者们发现C60薄膜具有很高的二阶非线性光学系数，显示出在非线性光学器件方面的应用价值。