全碳分子是由碳原子組成的封閉籠形結構碳原子簇總稱，代表碳的第三種同素異形體，包括C60、C70等。1985年，H.W.克羅托、R.E.斯莫利和R.F.柯爾通過雷射蒸發石墨首次發現C60，其足球狀結構由12個五邊形和20個六邊形構成，受建築師B.富勒設計的啟發命名為富勒烯。
1990年，W.克雷奇默和D.R.赫夫曼採用電弧法實現了富勒烯的批量合成。此後陸續發現C70、C76等同系物，碳納米管因籠形特徵也被納入研究範疇。全碳分子的發現拓展了碳物質的結構維度，從平面石墨到球形分子及一維碳納米管，推動了碳材料體系的研究進展。
基本介紹
- 中文名：全碳分子
- 別名：All carbon molecule
解釋
具有準一維籠形結構的碳納米管，雖然沒有確定分子量，也屬於全碳分子討論範疇。1985年H.W.克羅托、R.E.斯莫利和R.F.柯爾合作研究富碳紅巨星周圍空間長鏈分子的形成機理。他們用時間飛行質譜儀研究雷射蒸發所得到的產物時發現，碳可以形成n＜200的Cn碳原子簇，當n＞40時，簇中碳原子數僅為偶數，並發現C60的質譜峰明顯高於其他碳原子簇的峰。
如果嚴格控制實驗條件可以獲得以C60為主的質譜圖。在預言C60結構時，由於受美國建築學家B.巴克明斯特·富勒(BuckminsterFuller)的用五邊形和六邊形構成的拱形薄殼建築結構的啟發，他們提出C60分子的結構是由12個五邊形和20個六邊形組成的酷似足球的結構，並以buckminsterfullerene命名C60。
除C60外，具有封閉籠形結構的分子還有C70、C76、C78、C84等，把這些籠狀結構的系列物統稱為fullerene，中文暫命名為富勒烯，各同系物的命名為富勒烯C60、富勒烯C70等。
1990年W.克雷奇默和D.R.赫夫曼用電弧法大量合成富勒烯獲得成功，為其深入研究奠定了物質基礎。富勒烯的發現開闢了人類對碳元素認識的新階段，使人們了解到一個新的碳物質世界。從平面低對稱性分子到球形高對稱性分子，從低維超導體到三維有機超導體，從平面石墨結構到一維碳納米管，全碳籠狀結構概念已廣泛影響到化學、物理以及材料領域。全碳分子的出現不僅豐富了科學理論，也顯示了巨大的套用前景。
