| 世纪发现·布基球与纳米技术 |
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作者:思议 文章来源:不可思议网 点击数: 更新时间:2006-4-21 1:11:15 |
| 材料。赫希等利用被称为“布基球”的碳60分子来模拟“大力神”杯中的地球图案,“布基球”分子结构呈空心笼状,酷似微型足球。而微型“大力神”金杯底座则由一种杯状分子制成。赫希认为,这一特殊的结构很可能在科学上也会找到用途。他介绍说,光照射至“布基球”分子后,会产生单电子而进入制造底座的杯状分子。如果能俘获这一单电子并将其引入电通路,那么分子“大力神”杯有可能用来制造新型太阳能电池。
问题多多
1. 布基球并不绝对稳定
英国萨里大学和沃里克大学科学家最新研究表明,在室温条件下和有氧气存在时,碳60会因分子间彼此发生反应而丧失部分稳定性。沃里克大学发布的材料介绍说,两大学的科学家们在研究中发现,当碳60置于室温环境下时,两个碳60分子会与一个氧原子发生反应而生成新结构物质。氧原子在其中起到相当于“桥梁”的作用,会将两个碳60分子粘接在一起。研究人员共对13种不同的固态碳60样本进行了分析,结果发现最终生成的新结构物质在每个样本中平均占百分之一左右。虽然这一比例并不算高,但科学家们指出,这在碳60的应用领域已不容忽视。研究人员认为,新发现意味着今后研究在室温下应用碳 60时应注意采取防氧化措施。
2. 批量生产遥遥无期
迄今为止,科学家们一次只能制造几克初级纳米管。“但是,我们需要成磅成吨这种材料”,这就意味着必须寻找新的方法。尽管他不知道新方法将是一个什么样的过程,但是他相信一定会找到这种新方法的。如果真能在工厂里大量生产,那也将是令人震惊的,如果你考虑到它的无数用途,其中包括用作其它分子之间的“分子导线”(用来制造新一代小型化学传感器)、用作能“感觉”物体表面单个原子结构的纳米探头的顶端(用来测试超纯硅芯片的质量)以及用作理想的结晶基。
中国人的成就
我国科研人员在布基球比赛中并没有落后。他们采用高精度的非经验量子化学从头计算法探索碳的第三种存在形式碳60分子的电子结构获得成功。首次系统计算出碳60分子静电势,为研究碳60与带电离子和极性分子的相互作用机制以及掺杂化合物的超导现象提供了理论依据。这一成果标志我国大规模计算量子化学研究步入国际先进行列。它首次系统探明了碳60球内外的电势分布状态:球内为正电势区,球外出现负电势区,静电势分布呈规则对称状态。这一结果对寻找原子和离子进入球内的位置以及带电离子、极性分子与碳60的最佳结合方式具有重要的指导价值,也为进一步开发碳60的应用潜力作了深层次准备。研究人员是应用国际先进的高新90大型从头计算法程序计算出碳60分子静电势的。
中国旅美学者徐志付在密歇根大学攻读博士学位期间,在美国导师杰弗里·穆尔的指导下,合成了迄今为止实验室环境中最大的两个纯粹由碳氢元素构成的分子。其中一个分子由1398个碳原子和1278个氢原子构成,其立体结构呈薄煎饼状,直径为12.5纳米;另一个分子由1134个碳原子和1146个氢原子构成,其立体结构呈球状,内部留有足以容纳1000个碳原子的空间,直径为5.5纳米。穆尔在美国《化学和工程新闻》周刊上发表评论说,他认为,这类碳60相关家族的分子最终将在化学催化、有选择的分子键合、电子传输、能量转换和传感等领域发挥效用。
近年来,我国科学家在碳60的制备与分离技术方面也取得重大进展。合肥国家同步辐射实验室取得一系列重大成果。中国科技大学设计建成的合肥国家同步辐射实验室的光谱实验站在碳60真空紫外吸收光谱的研究中取得令人鼓舞的成果。对碳60的研究是国际上继“超导热”之后的又一热门课题,这个实验站获得的阶段性成果在国内外均是首创性的。复旦大学、上海原子核研究所等单位组成的碳60课题攻关组,自行设计并建立的这套碳60制备装置,其含量稳定在15%左右,最高可达18%,日生产能力为30至35克。他们对分离方法作了重大改进,用新工艺可分离得到99.5%以上纯度的碳60。他们研制的水溶性的碳60包结构溶解度高于国外同类产品,生产成本低。
original link http://www.oursci.org/ency/chem/001.htm
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