“卡塔爾世界杯”于2022年11月20日至12月18日在卡塔爾境內(nèi)舉行，這是世界球迷四年一次的狂歡，無數(shù)球迷翹首以盼、期待滿滿，心情也隨著比賽起起伏伏。
在看球的同時，大家有沒有聯(lián)想到和足球十分類似的一種物質(zhì)—“足球烯”？被譽為“足球盛宴”的足球烯，作為20世紀80年代的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，受到了舉世矚目。那到底什么是足球烯呢？
顧名思義，就是一種足球狀的烯烴。它是由60個碳原子構(gòu)成的分子，形似足球，又名足球烯。它的學(xué)名叫做碳60，化學(xué)式為C60，是單純由碳原子結(jié)合形成的穩(wěn)定分子，是一種非金屬單質(zhì)。看似簡單的“足球烯”都有哪些用途呢？
1.高分子材料
由于C60特殊籠形結(jié)構(gòu)及功能，將C60作為新型功能基團引入高分子體系，得到具有優(yōu)異導(dǎo)電、光學(xué)性質(zhì)的新型功能高分子材料。從原則上講，C60可以引入高分子的主鏈、側(cè)鏈或與其他高分子進行共混，Nagashima等人報道了首例C60的有機高分子C60Pdn，并從實驗和理論上研究了它具有的催化二苯乙炔加氫的性能，Y.Wany報道C60/C70的混合物滲入發(fā)光高分子材料聚乙烯咔唑（PVK）中，得到新型高分子光電導(dǎo)體，其光導(dǎo)性能可與某些最好的光導(dǎo)材料相媲美。這種光電導(dǎo)材料在靜電復(fù)印、靜電成像以及光探測等技術(shù)中有廣泛應(yīng)用。
2.光學(xué)材料
由于C60分子中存在的三維高度非定域電子共軛結(jié)構(gòu)使得它具有良好的光學(xué)及非線性光學(xué)性能。如它的光學(xué)限制性在實際應(yīng)用中可作為光學(xué)限幅器。C60還具有較大的非線性光學(xué)系數(shù)和高穩(wěn)定性等特點，使其作為新型非線性光學(xué)材料具有重要的研究價值，有望在光計算、光記憶、光信號處理及控制等方面有所應(yīng)用。還有人研究了C60化合物的倍頻響應(yīng)及熒光現(xiàn)象，基于C60光電導(dǎo)性能的光電開關(guān)和光學(xué)玻璃已研制成功。C60與花生酸混合制得的C60－花生酸多層LB膜具有光學(xué)累積和記錄效應(yīng)。
3.增強金屬材料的強度
作為一種非金屬，足球烯可以增強金屬材料的強度。提高金屬材料的強度一般通過合金化、塑性變形和熱處理等手段，強化的途徑之一是通過幾何交互作用。例如將焦炭中的碳分散在金屬中，碳與金屬在晶格中相互交換位置，可以引起金屬的塑性變形，碳與金屬形成碳化物顆粒，都能使金屬增強。在增強金屬材料方面，C60的作用將比焦炭中的碳更好，這是因為C60比碳的顆粒更小、活性更高，C60與金屬作用產(chǎn)生的碳化物分散體的顆粒大小是0.7nm，而碳與金屬作用產(chǎn)生的碳化物分散體的顆粒大小為2μm～5μm，在增強金屬的作用上有較大差別。
4.貯存氣體
利用C60獨特的分子結(jié)構(gòu)，可以將C60用作比金屬及其合金更為有效和新型的吸氫材料。每一個C60分子中存在著30個碳碳雙鍵，因此，把C60分子中的雙鍵打開便能吸收氫氣。在控制溫度和壓力的條件下，可以簡單地用C60和氫氣制成C60的氫化物，它在常溫下非常穩(wěn)定，而在80℃～215℃時，C60的氫化物便釋放出氫氣，留下純的C60，它可以被100%地回收，并被用來重新制備C60的氫化物。
5.其他用途
高壓下C60可轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸_辟了金剛石的新來源。由于用C60薄膜做基質(zhì)材料可以制成齒狀組合型的電容器，用它來制成的化學(xué)傳感器具有比傳統(tǒng)的傳感器尺寸小、簡單、可再生和價格低等優(yōu)點，可能成為傳感器中頗具吸引力的一種候選產(chǎn)品。C60及其衍生物可能成為新型催化劑和新型納米級的分子導(dǎo)體線、分子吸管和晶須增強復(fù)合材料。C60與環(huán)糊精、環(huán)芳烴形成的水溶性主客體復(fù)合物將在超分子化學(xué)、仿生化學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
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