C60 是一种内部通过原子组成的分子,类似足球的形状,又称作足球烯;该分子比较稳定, 拥有60个顶点、 32个面,其中有12个正五边形面和20个正六边形面。 C60 不仅拥有金属光泽,还具有特殊的光学性质、较强的抗化学腐蚀性、耐高压性和磁性等优异的性能,在光、电、磁等领域有广阔的应用空间。 科研工作者正对 C60 分子的结构、性质以及化学反应进行深入的研究,同时对其催化性能、超导性能、生物相容性、抗氧化性等方面的应用也进行了大量研究。

c60的空间结构:C60开拓碳原子新时代(1)

1 太阳能电池

聚合物/富勒烯太阳能电池(PFSCS)具有以下独特优势: 1)生产成本低; 2)质量轻,柔韧性好; 3)溶解性能优异; 4)易于设计、裁剪和合成; 5)器件制备工艺简单,易于实现大面积加工等。 目前该太阳能电池光电转换效率已从不到 1%提高到了 10.6%,具有良好的发展和应用前景。

c60的空间结构:C60开拓碳原子新时代(2)

2 气体贮存

C60 分子的结构比较特别,可以作为比金属及金属合金更加有效的吸氢材料。 目前,中美科学家研究发现了一种新型的具有储存氢气能力的材料“C60 Ca ”,它不仅能存储氢气,还能存储氧气。 更优异的是, 高压钢瓶存储氧气其压力是 3.9×106 Pa,而 C60 存储氧气的压力仅仅是 2.3×105 Pa 。在低压的条件下用 C60 存储大量的氧气对于军事、医疗甚至商业发展都有巨大的作用。

3 超导材料应用

美国科学家贝尔发现了富勒烯的超导性,即在 C60 中掺杂活泼金属钾后得到了超导临界温度为18 K 的 K3C60。科学家相继研究了 C60 与不同金属的掺杂,促进了超导体的研究。 掺杂C60超导体的发现对能源技术具有突破性的影响,这种超导体拥有良好的性能以及仅次于氧化物陶瓷超导体的临界温度,能在超导计算机电子屏蔽、超导磁选矿技术、长距离电力输送、磁悬浮列车以及超导超级对撞机等更多领域中广泛应用。

c60的空间结构:C60开拓碳原子新时代(3)

4生物医学应用

C60 分子与生物系统的相互作用在生物化学领域应用广泛。例如,水溶性 C60 - 脂质体,它能够有效杀伤癌细胞,对治疗癌变细胞具有较好的发展前景。

5 化妆品

富勒烯 C60 具有清除活性氧自由基、活化皮肤细胞、预防衰老等作用。富勒烯 C60 分子对自由基的清除能力能够像海绵一样,吸收力强且容量超大。因此,富勒烯 C60 及其衍生物经过研究和开发,可以添加到日用化妆品中,以达到美白、抗皱、瘦身等效果。这无疑是一个新的具有无限潜能的发展领域。

c60的空间结构:C60开拓碳原子新时代(4)

除此之外,富勒烯 C60 在隧道二极管、电泳显示、原子级光开关、光电成像、双层电容器、气体分离、增强金属强度、表面涂层等领域也有广泛应用。

富勒烯 C60 奇异的结构、优异的性能开拓了碳原子新的时代。 随着科研工作者对富勒烯 C60 研究的逐渐深入,今后富勒烯 C60 的性能和应用研究将主要集中在以下几方面:

1)研究富勒烯 C60 在光学反应活性、荧光性能、非线性光学特性、润滑性能、催化性能、超导性、生物相容性、抗氧化性等方面的优异性能,特别是富勒烯 C60 在有机太阳能电池、催化剂及药物载体、超导材料等方面的应用。

2)通过化学方法合成富勒烯 C60 的单加成和多加成衍生物,制备不同晶态形貌的富勒烯 C60 以及其衍生物的不同维度的微纳米材料,探究 C60 纳米材料形成的生长机理以及其晶态形貌与性能关系,并根据其性能加以应用。 随着研究的不断深入,相信未来富勒烯 C60 的应用领域更为广阔。

,