131159-39-2 / 富勒烯：從基礎到應用

富勒烯與我們熟知的金剛石和石墨一樣全都是由碳原子組成，偶數個碳原子（n>20且≠22）可形成含五元碳環和六元碳環的閉合籠狀結構，構成富勒烯的龐大家族（圖1）。富勒烯這一命名源于美國著名的建筑師理查德·巴克明斯特·富勒（1895~1983），只因富勒烯的籠狀結構酷似富勒設計的圓形穹頂。

圖1 富勒烯家族

富勒烯的典型代表C60具有完美對稱的足球狀納米結構，曾被Science期刊評為明星分子，被業界譽為“納米王子”。這是上個世紀80年代的最重要發現之一，富勒烯的發現者斯莫利、克羅特和科爾也因此共同獲得了1996年的諾貝爾化學獎（圖2）。

圖2富勒烯的發現者們獲得1996年諾貝爾化學獎

其實，富勒烯在宇宙中至少已經存在數十億年了，且分布極廣，不論是在遙遠太空紅巨星向外噴射的含碳顆粒里，還是在地球深處的化石巖層中，亦或在人們日常三餐的炊煙和祭祀慶典的燭煙中，都能尋到富勒烯的印跡，也許它就是蒼穹賜予我們的寶藏（圖3），只是我們還沒有完全發現它的魅力。

圖3 2010年在星際塵埃中發現的富勒烯

在跨越世紀的這三十多年，富勒烯開創了前所未有的發展紀元，將人們帶進了籠狀結構的碳團簇世界，通過富勒烯的研究又發現了一維碳納米管結構，直接帶動了上世紀末以來如火如荼的納米科技研究。回顧富勒烯科學的研究，從發現初期在氣相中的痕量觀察，到實現宏量合成后的物質探究，歷經了從結構到性能的發掘，現正邁向實際的應用，進入到大規模開發利用的前夜（圖4）。

圖4 富勒烯廣闊的應用前景

我國是較早參與富勒烯研究的國家，在一波又一波面向富勒烯的研究熱潮中，幾乎所有重要方向都有中國學者的貢獻，尤其在新型富勒烯的穩定化和內嵌富勒烯的特殊性能及應用開拓等方面，我國學者已逐步進入領跑地位。在我國云南煤巖中也發現了富勒烯的天然存在。然而，與我國富勒烯基礎和應用不相稱的是，迄今尚缺一本系統介紹富勒烯的中文書籍，《富勒烯：從基礎到應用》一書就是在這一背景下推出發行的。該書第一次用中文全面介紹了富勒烯的發現歷程、宏量制備、籠狀結構、理化特性及其應用領域，重現了過去三十五年譜寫的富勒烯精彩篇章。