合成最小碳纳米管结构富勒烯

近日，浙江大学和美国加利福尼亚大学科研人员成功合成世界上最小碳纳米管结构的富勒烯C90，成果发表在2010年49卷第5期的《应用化学》上，被评为该期刊的“热点”论文，引起了国际科学界的广泛关注。富勒烯和碳纳米管由于其独特的结构和性质在可再生能源——太阳能的利用以及新一代纳米电子计算机等领域有着极为重要的应用价值，引起了世界范围科学家的研究兴趣和各国政府的广泛重视。合成的C90富勒烯具有纳米管结构，直径为0.7纳米，长度为1.1纳米，呈D5h高度对称性，被誉为世上首个能在空气中稳定存在、直径最细、长度最短、结构完美的封闭形状的最小碳纳米管。它是连接富勒烯和碳纳米的桥梁，本身兼有富勒烯和单壁碳纳米管的某些双重性质，作为新材料，其用途将非常广阔。据悉，富勒烯衍生物是有机太阳能电池中优先使用的材料，如果使用新发现的纳米管状的C90，可望有更高的太阳能利用效率。有机太阳能电池装置可以将太阳光直接转化成光电流，给各种电器设备供电或输送给电网，与传统的化合物半导体电池、普通硅太阳能电池相比，其优势在于更轻薄灵活、成本低廉、可大面积推广，是未来太阳能利用的主流发展方向。另一方面，传统的硅基材料晶体管微电子元件的尺寸随着制造工艺的日益精良而越来越小，不久将达到其物理极限，人类即将进入纳电子器件时代。碳纳米管凭借其独特的结构和优异的电学性能，成为最有希望的纳电子器件材料之一。制备出长短和粗细均一可控，且无缺陷的单壁碳纳米管是一个极富挑战的研究课题，这里报道的纳米管状C90富勒烯的合成为上述单壁碳纳米管的合成提供了一个导向性的思路。中美合作双方的研究工作者长期致力于新型富勒烯和金属富勒烯的合成与结构鉴定，近年来在大碳笼富勒烯和内嵌金属富勒烯的研究中不断取得进展，在相继合成并鉴定了3种最大内嵌金属富勒烯Gd2C2@C92、Ca@C94和Sm2@C104的基础上，终于发现了这一结构独特的纳米管状结构的C90。据了解，他们正在全面开展该纳米管状C90物理和化学性质的测定，并探索其在有机太阳能和纳米电子器件等领域的应用。（来源：科学时报张巧玲）