中美學(xué)者合成最小碳納米管結(jié)構(gòu)的富勒烯C90

近日,浙江大學(xué)和美國加利福尼亞大學(xué)科研人員成功合成世界上最小碳納米管結(jié)構(gòu)的富勒烯 C90,成果發(fā)表在2010年 49卷第 1期的《應(yīng)用化學(xué)國際版》上,被評(píng)為該期刊的“熱點(diǎn)”論文,引起了國際科學(xué)界的廣泛關(guān)注。

富勒烯和碳納米管由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)在可再生能源——太陽能的利用以及新一代納米電子計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域有著極為重要的應(yīng)用價(jià)值,引起了世界范圍科學(xué)家的研究興趣和各國政府的廣泛重視。合成的 C90富勒烯具有納米管結(jié)構(gòu),直徑為 0.7 nm,長(zhǎng)度為 1.1 nm,呈 D5h高度對(duì)稱性,被譽(yù)為世上首個(gè)能在空氣中穩(wěn)定存在、直徑最細(xì)、長(zhǎng)度最短、結(jié)構(gòu)完美的封閉形狀的最小碳納米管。它是連接富勒烯和碳納米的橋梁,本身兼有富勒烯和單壁碳納米管的某些雙重性質(zhì),作為新材料,其用途將非常廣闊。

據(jù)悉,富勒烯衍生物是有機(jī)太陽能電池中優(yōu)先使用的材料,如果使用新發(fā)現(xiàn)的納米管狀的 C90,可望有更高的太陽能利用效率。有機(jī)太陽能電池裝置可以將太陽光直接轉(zhuǎn)化成光電流,給各種電器設(shè)備供電或輸送給電網(wǎng),與傳統(tǒng)的化合物半導(dǎo)體電池、普通硅太陽能電池相比,其優(yōu)勢(shì)在于更輕薄靈活、成本低廉、可大面積推廣,是未來太陽能利用的主流發(fā)展方向。另一方面,傳統(tǒng)的硅基材料晶體管微電子元件的尺寸隨著制造工藝的日益精良而越來越小,不久將達(dá)到其物理極限,人類即將進(jìn)入納電子器件時(shí)代。碳納米管憑借其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電學(xué)性能,成為最有希望的納電子器件材料之一。制備出長(zhǎng)短和粗細(xì)均一可控,且無缺陷的單壁碳納米管是一個(gè)極富挑戰(zhàn)的研究課題,這里報(bào)道的納米管狀 C90富勒烯的合成為上述單壁碳納米管的合成提供了一個(gè)導(dǎo)向性的思路。

中美合作雙方的研究工作者長(zhǎng)期致力于新型富勒烯和金屬富勒烯的合成與結(jié)構(gòu)鑒定,近年來在大碳籠富勒烯和內(nèi)嵌金屬富勒烯的研究中不斷取得進(jìn)展,在相繼合成并鑒定了 3種最大內(nèi)嵌金屬富勒烯 Gd2C2@C92、Ca@C94和Sm2@C104的基礎(chǔ)上,終于發(fā)現(xiàn)了這一結(jié)構(gòu)獨(dú)特的納米管狀結(jié)構(gòu)的 C90。據(jù)了解,他們正在全面開展該納米管狀C90物理和化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定,并探索其在有機(jī)太陽能和納米電子器件等領(lǐng)域的應(yīng)用。

(摘自中國科學(xué)院網(wǎng)站)