逍遥学能 2017-06-15 18:21
一个来自太空的想法
克罗托对含碳丰富的红巨星的特殊兴趣，导致了富勒烯的发现。多年来他一直有个想法：在红巨星附近可以形成碳的长链分子。为在实验室中模拟这个特殊环境，柯尔建议与斯玛利合作，因为后者已建成了一套设备，可用一个激光束将差不多任何物质蒸发并加以分析。1985年在休斯顿的那个紧张的星期中，诺贝尔奖获得者们与他们年轻的合作者希斯(J.R.Heath)和奥布拉恩(J.C.O`Brien)开始用石墨来试验，结果制成了含有60或70个碳原子的簇。制成的簇被证实是稳定的而且比碳的长链分子更有趣。立刻出现两个问题，这些簇是如何构筑的?是否在熟知的石墨和金刚石形状外，碳可以有新的形状?
石墨和金刚石??软的和硬的
石墨呈黑色软性，是碳的稳定和常见形态。金刚石坚硬透明，是碳的特殊形态。在金刚石中每个岩石原子与四个其他岩石原子以一种有规则重复的形式相联结。它的密度为3.51g/cm3。在石墨中，碳原子位于融合的正六边形的角上。这些六边形呈平面层状。石墨的密度低得多，为2.26g/cm3。
发现
1985年秋柯尔?克罗托和斯玛利经过一周紧张工作后，十分意外地发现碳元素也可以非常稳定地以球的形状存在。他们称这些新的碳球为富勒烯(fullerene)。
这些碳球是石墨在惰性气体中蒸发时形成的，它们通常含有60或70个碳厚子。围绕这些球、一门新型的碳化学发展起来了。化学家们可以在碳球中嵌入金属和稀有惰性气体，可以用它们制成新的超导材料，也可以用它们创造出新的有机化合物或新的高分子材料。
富勒烯的发现表明，具有不同以经验和研究目标的科学家的通力合作可以创造出多么出人意外和迷人的结果。
含有金属心的碳球
柯尔?克罗托和期玛利早就认为有可能在富勒烯的笼中放入金属原子。这样金属的性能会完全改变。第一个成功的实验是将稀土金属镧嵌入富勒烯笼中。
有用的富勒烯?
C60能很容易接受电子而形成负离子。C60与碱金属(例如钾)可以形成一个新的超导结晶性材料，它是从一个有三个电荷的C60离子和三个钾正离子形成的(K3C60)。这些材料在19K时呈现超导性。由于C60可反复接受和释放电子，因此富勒烯在化学过程中可以被用作催化剂以代替价格昂贵而且有毒的金属。
在富勒烯的制备方法略加以改进后现在已经可能从纯碳制造出世界上最小的管??纳米碳管。这种管有着非常小的直径，大约1毫微米。管的一端或两端可以封闭起来，这些新材料由于它们独特的电学和力学性能，将可以在电子工业领域中得到应用。?在科学家们能获得富勒烯后的六年中已经合成了1000多种新的化合物，这些化合物的化学、光学、电学、力学或生物学性能都已被测定，富勒烯的生产成本仍太高，因此限制了它们的应用。
今天已经有了一百多项有关富勒烯的专利，但是仍需探索，以使这些激动人心的富勒烯在工业上能得到大规模应用。