富勒烯的发展及应用研究
2024年富勒烯市场环境分析
2024年富勒烯市场环境分析1. 市场概况富勒烯是一种以碳为主要元素的类似于足球的结构，由于其独特的结构和性质，在许多领域具有广阔的应用前景。
富勒烯市场的发展受到多种因素的影响，包括技术发展、产业政策和市场需求等。
2. 技术发展随着科技的进步，富勒烯的制备技术不断改进和创新。
目前，富勒烯的制备方法主要包括电弧放电法、激光热解法和化学合成法等。
这些技术的进步使得富勒烯的生产成本逐渐降低，同时提高了生产效率，推动了富勒烯市场的发展。
3. 产业政策政府对于富勒烯产业的支持也对市场环境产生了重要影响。
政府在经济政策、税收政策和科技政策等方面给予富勒烯产业一定的扶持和优惠，鼓励企业加大研发投入和产能建设。
这些政策的推动促进了富勒烯市场的扩大和壮大。
4. 市场需求富勒烯作为新材料，在能源、电子、医药和材料等领域有着广泛的应用前景。
例如，富勒烯可以用于光伏电池、电子器件、药物传递系统和超导材料等方面。
随着社会经济发展和科技进步，对富勒烯产品的需求逐渐增加，为市场提供了更多的机会和潜力。
5. 市场竞争目前，富勒烯市场竞争较为激烈，主要竞争者包括国内外的富勒烯制造商和研发机构。
这些竞争者在技术研发、产品质量和市场推广等方面展开竞争，提高了市场的整体水平并促进了市场的发展。
6. 市场前景富勒烯作为一种具有广泛应用前景的新材料，市场前景十分广阔。
随着技术的进步和产业政策的支持，富勒烯市场有望继续扩大，并在未来几年内保持良好的增长势头。
同时，消费者对高品质、高性能的富勒烯产品的需求也将不断增加，为市场发展提供更多机会。
7. 总结综上所述，富勒烯市场的发展受到技术发展、产业政策、市场需求和市场竞争等多方面因素的影响。
随着技术的进步和市场需求的增加，富勒烯市场将继续保持良好的发展势头，并具备巨大的发展潜力。
富勒烯在新型催化剂中的应用
富勒烯在新型催化剂中的应用富勒烯是一种由碳原子构成的类球形分子，其存在形态及良好的可控性质使其被广泛应用于各种领域中，如材料科学、化学及生物医学领域等。
近年来，富勒烯也开始应用于新型催化剂技术，具有重要的理论和应用价值。
本篇文章将介绍富勒烯在新型催化剂中的应用，分别从富勒烯的结构及性质特点、富勒烯作为催化剂的作用机理和富勒烯作为新型催化剂的研究进展三方面展开论述。
一、富勒烯的结构及性质特点富勒烯是由20个六元环和12个五元环构成的球形分子，具有良好的可控性质，可通过化学合成方法制备得到。
富勒烯分子内部空间较大，表面具有较高的化学反应活性，同时具有良好的可溶性和热稳定性。
在物理方面，富勒烯具有很强的电子亲和力和氧化还原性质，易于参与氧化还原反应。
在化学方面，富勒烯具有较高的反应活性和稳定性，能与多种物质形成络合物，具有很强的催化效果。
二、富勒烯作为催化剂的作用机理富勒烯作为催化剂主要起到催化作用，促进化学反应的进行。
具体来说，富勒烯分子可作为催化剂进行还原、氧化反应，通过提高反应速率来实现化学反应增强的效果。
另外，富勒烯也可以与其他催化剂协同作用，以提高其催化效果。
在化学反应中，富勒烯的催化作用机理主要涉及催化剂本身结构、原子组成及其表面态。
具体来说，富勒烯的结构及表面特性决定了其在催化反应中的反应位点和催化反应中的反应形式。
同时，催化剂与反应物之间的相互作用也是影响催化作用的重要因素。
三、富勒烯作为新型催化剂的研究进展富勒烯作为新型催化剂已经在许多领域得到了广泛应用，如生物医学领域中的药物合成、水处理领域中的有害物质去除、新能源领域中的光催化制氢等。
近年来，研究人员还利用富勒烯的结构和性质特点，发展出多种有潜力的新型催化剂，如吸附催化剂、表面改性催化剂、固定化催化剂等。
这些新型催化剂不仅有效地解决了传统催化剂的缺陷，而且还能够提高催化剂的催化效率和稳定性，为工业生产中的化学反应提供了新的思路和选择。
富勒烯的研究应用与进展
富勒烯（C60）研究与应用现状化工与材料学院富勒烯（C60）研究与应用现状（辽宁省大连市甘井子区轻工苑1号大连工业大学化工与材料学院116034）摘要：富勒烯发现至今只有短短20年时间,由于其独特的结构和物理、化学性质,吸引了众多科学家的目光,因此在这20 年中,使得C60化学得到了很大的发展.文章综述了富勒烯的几种合成方法，并阐述了目前常用的应用现状，最后对其未来的发展作了展望。
关键词富勒烯；合成方法；应用引言富勒烯的发现始于1985 年Kroto 等【1】在高真空环境下激光溅射石墨的研究。
利用这种方法只能产生数以千计的富勒烯分子,根本无法进行富勒烯详细的性质表征研究, 当然更谈不上应用。
1990年,Krastchmer 等【2】发明了低压氦气环境下石墨电极电弧放电法合成富勒烯,能够得到克量级的C60 产物。
由于富勒烯特殊的结构和性能,在材料、化学、超导与半导体物理、生物等学科和激光防护、催化剂、燃料、润滑剂、合成、化妆品、量子计算机等工程领域具有重要的研究价值和应用前景。
1991 年富勒烯被美国《科学》杂志评为年度分子,富勒烯被列为21 世纪的新材料。
此后,科学家经过不断的探索和研究,发明了更多生产富勒烯的方法,例如连续石墨电极放电法、激光配合高温石墨棒蒸发法【3】、引入铁磁性金属催化剂法【4、5】、高温等离子体石墨蒸发法【6、7】,苯高温火焰燃烧法【8-10】等。
而且富勒烯在日常生活中的应用越来越广泛, 因而富勒烯产品在未来社会具有很好的发展前景。
2.富勒烯的合成方法2.1水下放电法水下放电法【11】将电弧室中的介质由惰性气体换为去离子水, 采用直流电弧放电, 以碳纯度为99%、直径6mm的碳棒做阳极, 直径为12mm的碳棒做阴极, 放入2. 5L 的去离子水中至其底部3mm的位置, 在电压为16 ～17V、电流为30A的条件下拉直流电弧, 产物可在水表面收集。
水下放电法不需要传统电弧法的抽气泵和高度密封的水冷真空室等系统,免除了复杂昂贵的费用, 可进一步降低反应温度, 能耗更小, 并且产物在水表面收集而不是在整个有较多粉尘的反应室。
富勒烯发展史
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富勒烯发展及其应用现状
富勒烯发展及其应用现状摘要：富勒烯(C60)具有较高的化学稳定性、较大的比表面积、良好的导电性和独特的三维结构。
本文综述了富勒烯的研究进展并介绍了富勒烯分子的简单制备原理及过程，基于富勒烯良好的化学性质，简要介绍了其在化妆品、医学等领域的应用现状。
最后，总结了富勒烯的存在的弊端以及未来的研究方向并对富勒烯未来的发展方向做出展望。
关键词：富勒烯；研究现状；应用引言富勒烯是一类由12个五元环和若干个六元环组成的中空笼状全碳分子，最早由Smalley和 Curl于1985年在研究星际空间中碳尘埃的形成过程中、在进行激光蒸发石墨的质谱实验时发现[1]﹐其中由60个碳原子组成的C60“巴基球”具有异常的稳定性，并具有完美的球形对称结构。
C60 的出现使人们了解到了一个全新的碳世界，并立即引起了全世界科学家的广泛关注。
1991年 Huffman等[2]宣布他们找到了一种可以宏量制备巴基球的方法，使得C60再次成为各领域科学家关注的热点，并由此开始了对一系列笼状分子富勒烯的研究热潮。
20多年来，无论是在基础研究还是在实际应用领域都取得了长足的进步。
本文主要结合富勒烯分子的特点，综述富勒烯分子的制备原理以及在各大领域的应用现状。
1.富勒烯结构及其性质富勒烯分子中60个碳原子完全等价.由于球面弯曲效应和五元环的存在，碳原子的杂化方式介于石墨晶体和金刚石晶体杂化之间.分子中共含有30个双键和60个单键，以达稳定结构，单键沿球面方向，而电子云则垂直分布在球面两侧，形成了三维芳香型分子.根据分子杂化轨道理论，碳原子形成杂化轨道与另外三个碳原子成键,形成碳笼结构，剩下的独轨道在笼的内壁和外围形成大Π键，使C60分子具有球形芳香性．因此C60分子中,碳与碳之间形成的键是类似于苯环C 原子间的特殊键。
C60分子的球形中空结构可以推断，它应具有芳香性，能够进行一般的稠环芳烃所进行的反应.如能够发生烷基化，进行还原生成氢化物等,众所周知，芳烃一般表现出富电子反应，易与亲电试剂发生亲电取代反应．但是C60却表现出缺电子化合物的反应性，即倾向于得到电子，它难与亲电试剂发生反应，而易与亲核及金属反应.2.石墨电阻加热法和电弧放电法制备石墨电阻加热法：在0~100torr氦气气氛中，两根相互接触的石墨棒在电阻加热的作用下蒸发为气态的等离子体，等离子体在He气氛中碰撞冷却，最终得到C60和C70。
富勒烯C60的研究及应用
富勒烯C60的研究及应用一纳米碳管的发现^碳元素作为自然界最普遍的元素之一, 以其特^有的成键轨道, 形成了丰富多彩的碳的家族。
一直以^来人们认为自然界只存在三种碳的同素异形体: 金^刚石、石墨、无定形碳。
1985 年Kro to, Smalley 等人^发现幻数为60 的笼状C60分子[1 ] , 其60 个碳原子分^别位于由20 个六边形环与12 个五边形环组成足球^状多面体的顶点上; 1990 年KratschmerW. 用石墨^电极电弧放电[2 ]首次宏观量地合成了C60, 其后, 球^形或椭球形的C70、C76、C78、C82、C84 等又被相继发^现, 标志着碳的同素异形体的又一大家族富勒烯的^兴起。
1991 日本N EC 的Iijima[3 ]用真空电弧蒸发石^墨电极, 并对产物作高分辨透射电镜(HREM ) , 发现^了具有纳米尺寸的碳的多层管状物——纳米碳管,^国内学者常称之为巴基管。
巴基管的发现^掀起了续C60后富勒烯的又一次研究高潮。
此后Ima S. [4 ]、Bethune D. [5 ]等人以Fe、Co 为催化剂进行^^电弧反应, 生长出了单层、半径1nm 的碳管, S.^Amelinckx 等[6 ] 采用金属催化热分解碳氢化合物^法, 制备出了螺旋状的纳米碳管。
Ivanov V. 等[7 ]用^这一方法长出了长达50Lm 的纳米碳管等。
纳米碳管以它独特的一维管状分子结构开辟了纳米材料的^新领域, 人们对于它的研究正方兴未艾。
二纳米碳管的分子结构和性能^什么是纳米碳管? ThomasW. 定义[8 ]是: 由单^层或多层石墨片卷曲而成的无缝纳米级管。
每片纳^米管是一个碳原子通过SP2 杂化与周围三个碳原子^完全键合而成的、由六边形平面组成的圆柱面; 其平^面六角晶胞边长为2146A °, 最短的碳2碳键长^1142A °, 接近原子堆垛距离(1139A °)。
具有生物医药应用潜力的富勒烯碳纳米材料的研究
具有生物医药应用潜力的富勒烯碳纳米材料的研究报告具有生物医药应用潜力的富勒烯碳纳米材料的研究报告一、引言富勒烯是一种由单层碳原子以五元环或六元环形式堆积而成的球形或椭球形分子。
因其独特的结构和物理化学性质，富勒烯在材料科学、电子学、生物医学等领域具有广泛的应用潜力。
近年来，富勒烯碳纳米材料在生物医药领域的应用研究取得了显著进展，本报告将对其研究成果进行综述和展望。
二、富勒烯碳纳米材料的生物医药应用1.药物载体：富勒烯碳纳米材料具有优良的生物相容性和载药能力，可用于药物输送。
通过对药物分子的包覆和保护，富勒烯碳纳米材料能够增加药物的水溶性和稳定性，降低毒副作用，提高药物的疗效和生物利用度。
2.肿瘤治疗：富勒烯碳纳米材料具有显著的光热转化性能，可在近红外光照射下产生热能，诱导肿瘤细胞凋亡。
通过联合光热疗法和化疗药物，富勒烯碳纳米材料可实现肿瘤的靶向治疗，提高治疗效果。
3.基因治疗：富勒烯碳纳米材料可作为基因载体，高效地将目的基因导入细胞内，实现基因的表达和调控。
这为遗传性疾病、肿瘤和其他疾病的基因治疗提供了新的途径。
4.抗菌消炎：富勒烯碳纳米材料具有广谱抗菌和抗炎作用，可有效抑制细菌的生长和炎症反应。
这为感染性疾病的治疗提供了新的解决方案。
三、研究展望随着富勒烯碳纳米材料研究的深入，其在生物医药领域的应用前景广阔。
未来研究方向包括：1.提高富勒烯碳纳米材料的制备效率和产量，降低生产成本，推动其在临床试验和实际应用中的广泛应用。
2.深入研究富勒烯碳纳米材料的生物相容性和安全性，评估长期使用的潜在风险和副作用，确保其在临床应用中的安全性。
3.开发新型的富勒烯碳纳米药物载体和药物释放系统，实现药物的精准输送和控释，提高治疗效果和降低毒副作用。
4.拓展富勒烯碳纳米材料在其他领域的应用，如神经保护、组织工程和再生医学等，为生物医药领域提供更多创新的治疗方案。
5.加强富勒烯碳纳米材料的法规监管和研究伦理建设，确保研究工作的规范性和可持续性。
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。
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富勒烯分子的独特结构决定了它们多姿多彩的 物理 、化学性质[2 ,3] 。在物理性质方面 : 富勒烯分子 是非极性 、含有大π键的球形分子 ,易溶于含有大π 键的芳香性溶剂中 ,如苯 、甲苯等 ;在室温常压下 C60 以固体形式存在 ,晶体结构为面心立方 ;由热力学性 质可知 ,碳单质稳定性顺序为石墨 > 金刚石 > 富勒 烯 ;C60 无论是基态还是激发态都是很好的电子受 体 ;虽然富勒烯分子本身并不是一个双亲分子 ,但也 能在纯水表面上铺展成稳定的 Langmuir 膜 ;富勒烯 具有超导性 ,自 C60 常量制备方法发现后不久 ,人们 就对富勒烯超导体的研究表现出极大兴趣 。另外 , 富勒烯的电化学性质也极其丰富 。在化学性质方面 (以 C60 为例) :目前富勒烯的化学性质主要集中在分 子修饰上 。中空的碳笼分子既可以生成笼内包含 (endo - ) 物 (用符号 Mx @Cn 表示 ,M 代表笼内分子 、 原子或离子 ,Cn 代表富勒烯分子 (图 6) ,又可以在外 表Байду номын сангаас (epi - ) 上反应生成衍生物 (图 7) 。也就是说富 勒烯分子既可以进行笼内修饰 ,又可以进行笼外修 饰 。另一方面 ,C60 分子有 60 个单键和 30 个双键 ,既 具有三维芳香性特征 ,又具有烯烃的性质 ,可以发生 多种反应 ,主要有还原反应 、亲核加成反应 、环加成 反应 、氢化反应 、自由基加成反应 、与过渡金属配合 物的络合反应 、卤化反应等 。C60 分子中 60 个碳原 子是等同的 ,每个碳原子上都可以发生反应生成衍 生物 ,可见 C60 衍生物的数目将会很多 。6 个碳原子 等同的苯分子及其衍生物形成了芳香族化合物化
1. 富勒烯的结构及性质
C60 分子的笼状结构酷似足球 ,32 个面中包括 12 个五元环和 20 个六元环 ,每个五元环均与 5 个六元 环共边 (图 4) ,每个六元环与 3 个六元环 、3 个五元 环交互相接 (图 5) ,即六元环将 12 个五元环彼此隔 开 。C70 的形状类似于橄榄球 ,分子中有 12 个五元 环和 25 个六元环 ,每个五元环也是均与 5 个六元环 共边 ,即六元环将 12 个五元环彼此隔开 。实际上 , 到目前为止 ,制备得到的该类分子都是由 12 个五元 环和数目不等的六元环组成 ,每个五元环均与 5 个 六元环共边 ,即六元环将 12 个五元环彼此隔开 。为 什么会这样呢 ? 这是因为五元环的σ键中存在张 力 ,而六元环的σ键不存在张力 ,五元环与五元环相 连使分子中的σ键张力增大变得不稳定 。所以在目 前实验室制得的富勒烯分子中 ,五元环是孤立存在 的 ,即每个五元环周围全是六元环 ,人们把这种现象 称为“孤立五元环原则”(即富勒烯分子中五元环尽 量与六元环连接而不与五元环连接 ,以保持分子稳 定) 。能够满足“孤立五元环原则”的最小富勒烯分 子就是 C60 分子[1 ,2] 。
结语 正是由于富勒烯的潜在的广阔的应用前景 ,出 现了世界性的富勒烯研究热潮 ,几乎全世界所有著 名大学及研究所的科学家都进行了与富勒烯有关的 研究 。同时 ,C60 及其衍生物也成了企业界的宠儿 , 如日本三菱化学和三菱商事达成协议 ,双方将实现 世界上首次富勒烯的大批量和低成本制造 ,据估计 2004 年将达到每年 1500 吨左右 ,以推进该产品的商 业化进程 。可以断言富勒烯对于二十一世纪的科技 发展必将产生深远的影响 。
图 1 展览馆的 2Π3 球形圆顶
图 2 C60 的模型
收稿日期 : 2003 - 06 - 06 作者简介 : 解菊 (1973 - ) ,女 ,山东齐河人 ,山东商业职业技术学院生物技术系讲师 ,山东大学在读博士研究生 ,从事类
烯化合物研究 。
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图 3 足球
图 5 C60 的分子结构
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学 ,内容丰富多彩 。C60 衍生物的数目和种类将比苯 的衍生物多得多 ,其它的富勒烯分子更是如此 。由 此可以预知 ,富勒烯化学将会是一门内容丰富的崭 新学科 ,它以研究富勒烯分子及其衍生物的结构 、性 质为己任 。
图 6 Sc2 @C60
图 7 OsO4 (C60 ) ( Py) 2
2. 富勒烯的应用前景 通过对富勒烯极其衍生物的研究 ,人们发现富 勒烯极其衍生物在电子光敏器件 、超导 、发光材料 、 分子磁体 、催化 、生物医学等方面 ,都有着很好的应 用前景[4] 。有文献将富勒烯称为“21 世纪材料的先 驱”。 2. 1 超导体 C60分子本身是不导电的绝缘体 ,但当碱金属嵌 入 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 K3 C60 即为超导体 ,且具有很 高的超导临界温度 。与氧化物超导体比较 ,C60 系列 超导体具有完美的三维超导性 、电流密度大 、稳定性 高 、易于展成线材等优点 ,是一类极具价值的新型超 导材料 。 2. 2 有机软铁磁体 与超导性一佯 ,铁磁性是物质世界的另一种奇 特性质 。Allemand 等人在 C60 的甲苯溶液中加入过 量的强供电子有机物四 (二甲氨基) 乙烯 ( TDAE) ,得 66
广阔的前景 。1994 年 Toniolo 等人报道一种水溶注 C60 —多肽衍生物 ,可能在人类单核白血球趋药性和 抑制 HIV - 1 蛋白酶两方面具有潜在的应用 。黄文 栋等人制得水溶性 C60 - 脂质体 ,发现其对癌细胞具 有很强的杀伤效应 。台湾科学家报道多羟基 C60 衍 生物 —富勒酵具有吞噬黄嘌呤/ 黄嘌呤氧化酶产生 的超氧阴离子自由基的功效 ,还对破坏能力很强的 羟基自由基具有优良的清除作用 。利用 C60 分子的 抗辐射性能 ,将放射性元素置于碳笼内注射到癌变 部位能提高放射治疗的效力并减少副作用 。
科技与应用
富勒烯的发展及应用研究
解 菊
( 山东商业职业技术学院 ,山东 济南 250013 )
摘要 : 从富勒烯的发现 、命名 、结构 、性质入手 ,重点综述了国内外对富勒烯化学的发展及应用的研究 。 关键词 : 富勒烯 ;发展 ;应用 中图分类号 : O642. 1 文献标识码 : A 文章编号 : 1671 - 4385 (2003) 04 - 0064 - 04
到了 C60 ( TDAE) 0. 86 的黑色微晶沉淀 ,经磁性研究 后表明是一种不含金属的软铁磁性材料 。居里温度 为 16. 1K ,高于迄今报道的其它有机分子铁磁体的 居里温度 。由于有机铁磁体在磁性记忆材料中有重 要应用价值 ,因此研究和开发 C60 有机铁磁体 ,特别 是以廉价的碳材料制成磁铁替代价格昂贵的金属懋 铁具有非常重要的意义 。
图 4 C60 的分子结构
在 C60 分子中 ,60 个碳原子完全等同 ,形成σ键 的三个轨道杂化平均方式为 s p 0. 72 2. 20 ,另外一个轨道 在球面上形成三维的球面上的大π键 ,因此存在π →π3 的电子跃迁 。其它富勒烯分子的成键情况与 C60 类似 ,也会存在π→π3 的电子跃迁 。
刚石 , 自 1985 年 , 发现了碳的第三种同素异形体 ———富勒烯 。在富勒烯家族中含量最多的分子是 C60 ,其次为 C70 ,C76 ,C78 ,C82 ,C84 等 。碳数在 70 以下 的分子称为富勒烯 ;碳数介于 70 - 100 的分子称为 大富勒烯 ;碳数大于 100 的 ,称为巨富勒烯 。
0 引 言
1985 年 9 月 4 日 , H. W. Kroto (英国) 、R. F. Curl (美国) 和 R. E. Smalley (美国) 三位教授在美国赖斯 (Rice) 大学的化学实验室里用质谱法检测激光束照 射石墨的产物 ,得到的质谱图中 C60 和 C70 的含量特 别高 。为了解释 C60 分子的结构和稳定性 , Kroto 指 出 1967 年他在加拿大蒙特利尔见过 Richard Buck2 minster Fuller 设计的美国展览馆的 2Π3 球形圆顶建 筑 (图 1) 。在此基础上 ,他们认为 C60 是一个由 60 个 碳原子组成的含有 12 个五边形和 20 个六边形的笼 状多面体 (图 2) ,与足球类似 (图 3) 。于是 ,他们决 定用 Richard Buckminster Fuller 这位伟大的建筑师的 姓名命名这个 C60 分子笼 , 并用“C60 : Buckminster fullerene”为题目写出了一篇论文 ,当年 11 月 14 日在 Nature 上刊出 ,全碳分子笼由此诞生 。这一发现导 致了一门新的学科 ———富勒烯 ( Fullerene) 化学的诞 生 。没有哪一个分子能象 C60 这样引起如此多的科 学工作者注意 ,其发现者也被授予 1996 年诺贝尔 奖 。以前人们知道 ,碳有两种同素异形体 :石墨和金
2. 3 光学材料 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 , 如它的光学限制性在实际应用中可作为光学限幅 器 。C60 还具有较大的非线性光学系数和高稳定性 等特点 ,使其作为新型非线性光学材料具有重要的 研究价值 ,有望在光计算 、光记忆 、光信号处理及控 制等方面有所应用 。还有人研究了 C60 化合物的倍 频响应及荧光现象 ,基于 C60 光电导性能的光电开关 和光学玻璃已研制成功 。C60 与花生酸混合制得的 C60 - 花生酸多层 LB 膜具有光学累积和记录效应 。 2. 4 功能高分子材料 由于 C60 特殊笼形结构及功能 ,可将 C60 作为新 型功能基团引入高分子体系 ,得到具有优异导电 、光 学性质的新型功能高分子材料 。从原则上讲 ,C60 可 以引人高分子的主链 、侧链或与其它高分子进行共 混 。Nagashima 等人报 导 了 首 例 C60 的 有 机 高 分 子 C60 Pdn ,并从实验和理论上研究了它具有的催化二 苯乙炔加氢的性能 , Y. Wany 报道 C60ΠC70 的混和物渗 入发光高分子材料聚乙烯咔唑 (pvk) 中 ,得到新型高 分子光电导体 ,其光导性能可与某些最好的光导材 料相媲美 。这种光电导材料在静电复印 、静电成像 以及光探测等技术中有广泛应用 。C60 掺入聚甲基 丙烯酸甲酯 ( PMMA) 可成为很有前途的光学限幅材 料 。另外 ,C60 掺杂的聚苯乙烯的光学双稳态行为也 有报道 。 2. 5 生物活性材料 Nelson 等人报道 C60 对田鼠表皮具有潜在的肿 瘤毒性 。Baier 等人认为 C60 与超氧阴离子之间存在 相互作用 。1993 年 Friedman 等人从理论上预测某 些 C60 衍生物将具有抑制人体免疫缺损蛋白酶 HIVP 活性的功效 ,而艾滋病研究的关键是有效抑制 HIVP 的活性 。日本科学家报道一种水溶性 C60 羧衍生物 在可见光照射下具有抑制毒性细胞生长和使 DNA 开裂的性能 ,为 C60 衍生物应用于光动力疗法开辟了