事实上，我们发现的不仅仅是一个单一的新分子，而是无限类的新分子:富勒烯。每个富勒烯C60C70C84.像石墨一样，每个原子与另外三个原子结合，构成一个纯碳笼。与石墨不同的是，每个富勒烯都有12个五角形面和若干个六角形面(如巴基球- C60- 有20个）。 
图1所示。各种形式的碳 一些富勒烯，比如C60其他的，如C70，呈长方形，像橄榄球一样。理查德·斯莫利博士在1990年认识到，原则上，管状富勒烯应该是可能的，例如，由C60，由一段直管连接，结构上只有六角形单元。米莉·德雷塞尔豪斯在听到这个概念后，把这些想象出来的物体称为“巴基管”。 碳纳米管事实上，碳纳米管早在30年前就被发现了，但当时并没有得到充分的认识。20世纪50年代末，联合碳化物公司的罗杰·培根在研究碳的三相点附近的条件时发现了一种奇怪的新型碳纤维。他观察到直的、中空的碳管，它们似乎是由石墨层组成的，与平面石墨层的间距相同。在20世纪70年代，森信远藤再次观察了这些由气相过程产生的管。事实上，他甚至观察到一些管只有一层卷曲的石墨。 
图2。巴基管或碳纳米管 1991年，在富勒烯的发现和验证之后，NEC的饭岛Sumio观察了在碳弧放电中形成的多壁纳米管，两年后，他和IBM的Donald Bethune独立观察了单壁纳米管——buckytubes。这些纯碳聚合物现在可以在富勒烯的背景下被理解，改变了人们对它们的看法，改变了人们对它们的看法。纳米管已fullerenized． 多层碳纳米管现在，在饭岛的最初观察十年之后，我们对纳米管和管状富勒烯有了很大的了解。我们知道，多壁纳米管总是产生高频率的结构缺陷。(与它们较大的关系相比，5-20微米直径的石墨纤维用于航空航天和体育用品的应用，多壁纳米管是相当健全的结构;然而，它们经常包含结构缺陷的区域。)任何材料科学家都知道，缺陷的出现不可避免地会降低一种物质的材料性能，比如强度。一种材料的内在特性可能是举世无双的，但通常情况下，散装材料的实际特性仅是其结构完美时所能展现的特性的几个百分点。例如，一种结构缺陷，如钢丝上的微裂纹，将导致灾难性的破坏，其破坏强度为基于基本化学原理预测的理论断裂强度的1-2%。 Buckytubes.相比之下,管的富勒烯是因此，是分子：完美，中空分子的纯碳分子在六角粘结的网络中连接在一起，形成如图2所示的空心圆柱体。管是无缝的，用开口或盖板。单壁碳纳米管的直径为0.7至2nm（通常约1.0nm） - 比人发薄的100,000倍。BuckyTube长度通常是其直径数百次。 分子考虑因素巴基管的分子方面是至关重要的。每个原子都在正确的位置。这与它们那些体型更大、有缺陷的表亲们有着极大的不同。对于化学家来说，分子是非常特殊的东西。一个分子是完整的，通常对它的特性比较满意。当一个分子面临改变的机会，也就是与其他物质发生化学反应时，几乎总是有一个相当重要的障碍需要克服。其他的，非分子的“东西”，当遇到其他东西时，通常会迅速改变，加入新的部分，使整体更大。金属是这样的:一块金属暴露在更多的金属(这可能发生在熔融，气态，或固态)将容纳添加，因为它不具有分子完整性和不变性。 分子不变性分子不变性的一个方面是化学变化的可靠性和可预测性。通过各种方式可以诱导分子，以克服它们的屏障改变，例如使用热量。但是在处理分子时通过和大量的反应产品是一致的。非分子事物经历的变化并非如此。没有两个块的金属看起来一样，就像没有两个雪花一样看起来一样：雪花不是分子。分子不变性对材料性质的影响同样深刻。无论材料的内在性质如何，都没有缺陷来降解性质。你得到了你得到的东西。 |