富勒烯的發(fā)現(xiàn)

1、富勒烯的發(fā)現(xiàn) 1996年諾貝爾化學獎演講人：張賽剛 人物簡介 成果介紹 研究現(xiàn)狀及影響 研究展望人物簡介柯爾柯爾Robert Curl(1933-)克羅托克羅托Harold W.Kroto(1939-)斯莫利斯莫利Richard E.Smalley(1943-)人物簡介柯爾 柯爾(Robert Curl)，美國化學家，生于1933年8月23日。美國賴斯大學研究人員。1985年9月他與斯莫利及英國科學家克羅托一起，在氦氣中氣化石墨，產(chǎn)生碳原子束。從氣化中他們獲得了一些與含40-100個以上偶數(shù)碳原子相應的未知形式碳的譜線。從而他們發(fā)現(xiàn)了具有特殊結(jié)構的碳60，他們命名為“富勒烯”(或富勒球，實際上

2、這種結(jié)構稱之為“富勒碳”更為確切編者)。這種獨特結(jié)構的發(fā)現(xiàn)創(chuàng)立了一個嶄新的化學分支。為此，他與克羅托、斯莫利三人共獲1996年諾貝爾化學獎?？肆_托 克羅托(Harold W.Kroto)，英國化學家，1939年10月7日生于英格蘭劍橋郡威斯貝奇。1964年克羅托在設菲爾德大學獲博士學位。1967年在薩塞克斯大學任教，1985年成為該?；瘜W教授。在研究過程中，克羅托運用微波光譜學，在恒量大氣層和氣云中發(fā)現(xiàn)長形鏈狀碳。為了研究碳的氣化以找到這些碳鏈形成的途徑，他到美國得克薩斯州休斯敦的賴斯大學，在那里，斯莫利已設計出激光超聲速束光儀，可氣化幾乎所有已知物質(zhì)，以便用來研究產(chǎn)生的原子束或分子束。 19

3、85年9月進行的一系列實驗中，克羅托和斯莫利與在賴斯大學的同事柯爾一起在氦氣中氣化石墨，產(chǎn)生碳原子束。從氣化中，他們獲得了一些與含40-100個以上偶數(shù)碳原子相應的未知形式碳的譜線。新的碳分子大多有碳60的結(jié)構。他們認識到這種分子的原子團結(jié)成一個高度勻稱的中空結(jié)構，類似球或球形。碳60是一個多面體，有60個頂點和32個面，其中12個面是五角形，20個面是六角形幾何形狀與足球相同。1985年他們在論文中描述選用了怪異的“巴克敏斯特富勒烯”為碳60命名。其名稱源于美國建筑師RB(巴克敏斯特)富勒的姓名，該種分子的原子結(jié)構與他設計的多面體穹頂相似。富勒烯(或巴克球，這類化合物即以此名著稱)*，獨特結(jié)

4、構的發(fā)現(xiàn)創(chuàng)立了一個嶄新的化學分支。由于他們發(fā)現(xiàn)了球狀結(jié)構的碳60，而共同獲得1996年諾貝爾化學獎。 斯莫利 斯莫利(Richard E.Smalley)，美國化學家，生于1943年。美國得克薩斯州休斯頓賴斯大學研究人員。他設計出的激光一超聲速束光儀，可氣化幾乎所有已知物質(zhì)，以便用來研究產(chǎn)生的原子束或分子束。1985年9月在一系列實驗中，他與克羅托、柯爾一起在氦氣中氣化石墨，產(chǎn)生碳原子束。從而發(fā)現(xiàn)了具有特殊結(jié)構的碳60。他們?nèi)≡O計類似碳60結(jié)構穹頂?shù)闹ㄖ煾焕盏拿?，命名?0為“富勒烯”(實際碳60無“烯組成”應為富勒碳編者)。為此，他與克羅托、柯爾三人共獲1996年諾貝爾化學獎。成果介

5、紹富勒烯富勒烯（英語：Fullerene）是一種完全由碳組成的中空分子，形狀呈球型、橢球型、柱型或管狀。富勒烯在結(jié)構上與石墨很相似，石墨是由六元環(huán)組成的石墨烯層堆積而成，而富勒烯不僅含有六元環(huán)還有五元環(huán)，偶爾還有七元環(huán)。1985年英國化學家哈羅德沃特爾克羅托博士和美國科學家理查德斯莫利在萊斯大學制備出了第一種富勒烯，即60富勒烯分子富勒烯分子，因為這個分子與建筑學家巴克明斯特富勒的建筑作品很相似，為了表達對他的敬意，將其命名為巴克明斯特巴克明斯特富富勒烯勒烯。飯島澄男早在1980年之前就在透射電子顯微鏡下觀察到這樣洋蔥狀的結(jié)構。自然界也是存在富勒烯分子的，2010年科學家們通過史匹哲太空望遠鏡

6、發(fā)現(xiàn)在外太空中也存在富勒烯。 “也許外太空的富勒烯為地球提供了生命的種子”。在富勒烯的發(fā)現(xiàn)之前，碳的同素異形體的只有石墨、鉆石、無定形碳（如炭黑和炭），它的發(fā)現(xiàn)極大地拓展了碳的同素異形體的數(shù)目。巴基球和巴基管獨特的化學和物理性質(zhì)以及在技術方面潛在的應用，引起了科學家們強烈的興趣，尤其是在材料科學、電子學和納米技術方面。 20世紀80年代中期，繼石墨、金剛石之后，人們發(fā)現(xiàn)了碳元素存在的第三種晶體形式，其分子式為Cn，目前已知的n值最大為540。這類碳化合物被稱為碳籠原子或富勒烯（又稱巴基球、球烯、足球碳等）C60 富勒烯的作用生物醫(yī)學領域：生物醫(yī)學領域：富勒烯C60以其獨特的結(jié)構和理化性質(zhì)，決定

7、了它及其衍生物潛在的應用前景。富勒烯及其衍生物有望在生物醫(yī)藥領域得到廣泛應用, 并且取得了可喜的成果 ,其中對生物特性，如細胞毒性、促使DNA選擇性斷裂、抗病毒活性和藥理學等的研究，是最有前景的應用領域之一。C60具有能量較低空軌道T1u，可以接納6個電子，是一個優(yōu)良的電子接受體；人體免疫缺陷病毒酶(HIVP)的活性中心的孔道大小與C60分子體積大小相匹配，有可能堵住孔道，切斷病毒的營養(yǎng)供給，就可以殺死病毒； C60可用于治療神經(jīng)衰退方面的疾??；C60通過光誘導產(chǎn)生單態(tài)氧的效率高達100%，被喻為“單態(tài)氧的發(fā)生器”；實驗表明，C60分子中6-6鍵是化學反應的活性部位，分子中含30個具有烯烴性質(zhì)

8、的6-6鍵，極易與自由基反應，被稱為“吸收自由基海綿”；因此可應用于護膚、美容等方面。C60有30個雙鍵，可以發(fā)生Diels-Alder反應、Bingel反應等，是藥物設計的理想基體，可以根據(jù)需要接上多種基團，人們把C60喻為藥物設計中的“化學針插”(chemical pin cushion)等。在生物醫(yī)學領域展示出重要的研究價值和巨大的應用前景。 工業(yè) 富勒烯是一種新發(fā)現(xiàn)的工業(yè)材質(zhì)， 它的特性： 1.硬度比鉆石還硬 2.軔度(延展性)比鋼強100倍 3.它能導電，導電性比銅強，重量只有銅的六分之一 4.它的成分是碳，所以可從廢棄物中提煉。 可想像我們的未來生活中將有“無金屬電線”“富勒烯(非金屬)鋼筋的建筑物” “富勒烯防彈背心”“富勒烯汽車殼”.研究展望1.富勒烯的研究已經(jīng)滲透到化學、物理、生命科學、材料科學等眾多學科領域，富勒烯的衍生化研究相對較熟；2.從發(fā)展趨勢看，當前富勒烯的研究主要集中在:新型富勒烯的制備及其機理研究，功能富勒烯衍生物的制備、性能及應用研