“内嵌富勒烯”材料为什么这么贵?

  富勒烯是在石墨、钻石之后被发现的单质碳的第三种同素异形体。1985年英国化学家哈罗德·沃特尔·克罗托和美国科学家理查德·斯莫利发现了富勒烯C60,并提出了其笼型结构;1990年,德国科学家首次合成了克级C60分子。那么牛津大学科学家生产的“内嵌富勒烯”材料有何独特之处,为什么这么贵?

  中国科学院化学研究所研究员、科技部纳米重大科学研究计划首席科学家王春儒告诉科技日报记者,内嵌有氮原子的内嵌富勒烯生产难、分离难、保存难,所以才特别昂贵。这种分子生产难度非常大,一般是在室温下用氮离子轰击C60的方法制得的,大多数氮离子或者击不破C60碳笼,或者把碳笼打碎,只有极少数能量合适,轰击角度正好的氮原子才能够击破碳笼,刚好耗尽氮离子能量,而后碳笼又自己修复好,才能得到氮内嵌富勒烯;而把这生产出来的不到万分之一的氮内嵌富勒烯从其他C60中分离出来并纯化,也是一个极其艰巨的任务。最后,内嵌有氮原子的富勒烯不太稳定,保存起来也非常困难。

  “一个单个的氮原子非常容易活泼,如果没有富勒烯C60这个碳笼对他进行保护,瞬间就会与其他物质反应,所以是一个极其不稳定的自由基。”王春儒说,“将氮原子放进富勒烯碳笼里面之后,如果没有外界的打扰,它就会长期保持稳定;而如果一旦受到光、热等因素的影响,它就会从笼子里跑掉,所以保存氮内嵌富勒烯必须避光和低温。”

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