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富勒烯生成结构研究取得突破,英研发最贵材料

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富勒烯生成结构研究取得突破,英研发最贵材料

富勒烯生成结构研究取得突破 据《中日新闻》2012年5月23日报道,名古屋大学研究生院理学研究科篠原久典教授与英国诺贝尔获奖者哈罗德.克罗托博士的研究小组合作,对球状碳分子富勒烯结构形成进行解析取得重大突破,揭开了存在于化学领域二十年多年的未解之谜。专家称,弄清富勒烯由小变大的结构变化,可进一步探索大量合成的方法,在应用上实现跨越式发展。富勒烯是克罗托博士1985年发现的新材料,因具有在太阳能电池、半导体、医药等领域的广泛应用前景而获得诺贝尔化学奖。该材料尺寸大小呈纳米级,测量十分困难,进一步了解其生成结构的研究进展缓慢,是长期困扰研究人员的一道难题。为此,研究人员用六年时间开发出质量分析仪器及专业激光器,用大量的富勒烯做激光破坏实验后发现,一部分富勒烯被破坏后,余下的富勒烯尺寸开始变大,原因是被激光打碎的富勒烯破片与完好的富勒烯结合所致。研究人员之前曾对富勒烯是由小变大,还是大家伙分裂等问题争论不休,此次研究表明,该材料的确存在由小变大的生成过程。篠原久典教授曾在世界上首创将多数金属原子合起来的金属内包富勒烯合成法,被授予日本的中日文化大奖,他对这次能够终结长年未决的学术纷争深感欣慰。该成果登载在22日英国科学杂志《自然通讯》网络版上。更多阅读《自然通讯》发表论文摘要

图片 1 富勒烯因其球形形状而被昵称为“巴基球”

  牛津大学实验室正在打造世界上最昂贵的材料,每克价格是惊人的1亿英镑(约人民币9.65亿)。

  据英国《每日电讯报》12月5日报道,牛津大学去年建立的碳材料设计公司在生产“内嵌富勒烯”(endohedral fullerenes)。这是一种由碳原子组成的笼形结构,笼内装有氮原子。

  报道称,这种材料正用于制造一种小型便携式原子钟,能使无人驾驶汽车的GPS导航精确到1毫米。原子钟是世界上最精确的计时系统。

  报道称,45岁的碳材料设计公司创始人、纳米材料科学家Kyriakos Porfyrakis博士从2001年起就致力于生产出这种材料。

  他说,“想象一个可以随身携带在智能手机里微型原子钟,这是下一场手机革命”。这会不会结束智能手机经常需要充电的时代?

  碳原子以多种形式存在,包括钻石和石墨烯。这种富勒烯由60个碳原子组成,因其形状而被昵称为“巴基球”。富勒烯结构中最为特殊的性质是其碳笼内部为空腔结构,因此可以在其内部空腔内嵌某些特殊物种(原子、离子或原子簇),由此而形成的富勒烯被称为内嵌富勒烯。

  报道还称,碳材料设计公司前不久以2.2万英镑的价格卖出了第一批“内嵌富勒烯”材料,总重量为200微克。投资这家初创企业的牛津科技早期投资基金投入了7.5万英镑资金,去年牛津大学又为碳材料设计公司拨款7.5万英镑。

  中国在富勒烯研究领域也取得了突破性的进展。

  2013年3月,中国科学技术大学化学与材料科学学院及合肥微尺度物质科学国家实验室杨上峰教授课题组与华中科技大学材料科学与工程学院卢兴教授组、美国Univ. of Puerto Rico陈中方教授组和日本筑波大学Takeshi Akasaka教授组合作,发现并分离表征了一种新结构富勒烯,改变了富勒烯界对于内嵌富勒烯结构已公认20余年的认识。

  2015年3月,杨上峰教授课题组又成功地合成并分离表征了一种十余年来一直被认为因稳定性低而“不可被分离”的新结构内嵌富勒烯,这一发现弥补了内嵌富勒烯研究领域的一席空白,实验上证明了分离出低稳定性的新结构富勒烯的可能性。该研究成果发表于国际重要化学期刊《美国化学会志》。审稿人认为,文章在富勒烯化学上取得了重要的进展”;“这项工作标志着在金属富勒烯科学领域取得了巨大的进展……这是一项很棒的工作。”

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