報道，經(jīng)過25年的探索，學(xué)家們最近揭開了富勒烯家族中巴基球的籠狀碳分子形成之謎。
美國佛羅里達州立大學(xué)和美國國家科學(xué)基金會支持的國家高磁場實驗室的研究團隊取得的這一成果，清晰地展示了巴基球是如何自組裝成籠狀結(jié)構(gòu)的，其對于碳納米技術(shù)的發(fā)展意義重大，同時也為探究宇宙中廣泛存在的太空富勒烯的起源提供了重要線索。
科學(xué)家們于1985年發(fā)現(xiàn)了富勒烯。富勒烯是完全由碳組成的中空的球型、橢球型、柱型或管狀分子的總稱，很像足球的球型富勒烯叫做巴基球，其含有60個碳原子。高度對稱、性質(zhì)迷人的巴基球分子最開始是如何形成的，一直是25年來科學(xué)家力求破解的謎題。這一秘密一直保守至今的原因在于，C60分子是在高能條件下以極快的速度生成。“這一過程簡直就是在瞬間完成的——要看到它們?nèi)绾文g(shù)般地生成，這幾乎不可能。”該研究論文的首要作者、佛羅里達州立大學(xué)化學(xué)和生物化學(xué)系博士生保羅·鄧克說。
研究團隊采用一種巧妙的方法來驗證巴基球的形成，他們在《自然·通訊》雜志上發(fā)表論文描述道：“我們先將業(yè)已存在的富勒烯分子與碳和氦混合，然后用激光轟擊，并利用國家高磁場實驗室的9.4特斯拉傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜儀，對激光轟擊過程中產(chǎn)生的幾十種分子進行分析。我們驚奇地發(fā)現(xiàn)，富勒烯分子非但沒有被摧毀，反而在生長。富勒烯能夠從周圍的氣體中吸收碳并與碳相結(jié)合，自組裝成籠狀的巴基球。”
他們還通過使用中心包含有重金屬原子的富勒烯證明，巴基球的碳“籠子”在整個過程中始終是封閉著的。“如果籠子在生長時裂開，我們就將失去金屬原子，但它們一直被鎖在里面。”鄧克說。
最新研究成果對于了解地外環(huán)境中富勒烯形成將有重要意義。美國國家航空航天局最近發(fā)布的報告顯示，C60晶體也存在于圍繞遙遠(yuǎn)恒星的軌道上。這表明，宇宙中的富勒烯可能比以前認(rèn)為的更為普遍。“我們的研究結(jié)果對于破譯外星環(huán)境中富勒烯的形成必定極有價值。”參與該研究的佛羅里達州立大學(xué)化學(xué)家、曾因發(fā)現(xiàn)C60而榮膺諾貝爾獎的哈里·克羅托說。
這項研究也為深入了解其他碳納米材料，如碳納米管和碳家族“新貴”石墨烯的自組裝過程奠定了基礎(chǔ)。(新華網(wǎng))