中美學者合成最小碳納米管結構的富勒烯C90

中美學者合成最小碳納米管結構的富勒烯C90

近日,浙江大學和美國加利福尼亞大學科研人員成功合成世界上最小碳納米管結構的富勒烯 C90,成果發表在2010年 49卷第 1期的《應用化學國際版》上,被評為該期刊的“熱點”論文,引起了國際科學界的廣泛關注。

富勒烯和碳納米管由于其獨特的結構和性質在可再生能源——太陽能的利用以及新一代納米電子計算機等領域有著極為重要的應用價值,引起了世界范圍科學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構,直徑為 0.7 nm,長度為 1.1 nm,呈 D5h高度對稱性,被譽為世上首個能在空氣中穩定存在、直徑最細、長度最短、結構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,作為新材料,其用途將非常廣闊。

據悉,富勒烯衍生物是有機太陽能電池中優先使用的材料,如果使用新發現的納米管狀的 C90,可望有更高的太陽能利用效率。有機太陽能電池裝置可以將太陽光直接轉化成光電流,給各種電器設備供電或輸送給電網,與傳統的化合物半導體電池、普通硅太陽能電池相比,其優勢在于更輕薄靈活、成本低廉、可大面積推廣,是未來太陽能利用的主流發展方向。另一方面,傳統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,不久將達到其物理極限,人類即將進入納電子器件時代。碳納米管憑借其獨特的結構和優異的電學性能,成為最有希望的納電子器件材料之一。制備出長短和粗細均一可控,且無缺陷的單壁碳納米管是一個極富挑戰的研究課題,這里報道的納米管狀 C90富勒烯的合成為上述單壁碳納米管的合成提供了一個導向性的思路。

中美合作雙方的研究工作者長期致力于新型富勒烯和金屬富勒烯的合成與結構鑒定,近年來在大碳籠富勒烯和內嵌金屬富勒烯的研究中不斷取得進展,在相繼合成并鑒定了 3種最大內嵌金屬富勒烯 Gd2C2@C92、Ca@C94和Sm2@C104的基礎上,終于發現了這一結構獨特的納米管狀結構的 C90。據了解,他們正在全面開展該納米管狀C90物理和化學性質的測定,并探索其在有機太陽能和納米電子器件等領域的應用。

(摘自中國科學院網站)