巴克球(C60的俗稱)

碳原子組成的一種天然分子，又稱為碳-60。其分子結構類似於巴克敏斯特·富勒設計的某種圓頂，因而得名。在大陸通常稱為富勒烯。其碳－碳鍵有兩種長度，分別為 1.38埃和1.45埃。

基本介紹

• 中文名：巴克球
• 外文名：Buckyball
• 其它譯名：巴基球
• 別稱：碳-60

簡介

巴克球

C60具有近似石墨的sp2混成軌域，每個碳原子僅與相鄰的三個碳原子鍵結，具有三個δ鍵和一個π鍵。

兩個相鄰六角形所共用的碳－碳鍵較短（如圖黃色的鍵），接近雙鍵(C=C)的性質(由一個δ鍵及一個π鍵所組成)。

而六角環和五角環共用的鍵較長（如圖紅色的鍵），接近單鍵(C-C)的性質。

C60的化學性質相當穩定，即使在時速高達二萬四千公里的速度下撞擊鋼板也不會破裂，若在氮氣中加熱其晶體至550℃則會升華。

在室溫下呈紫紅色固態分子晶體。它與鑽石一樣不具導電性，但在18K時具有超導性；研究顯示，它是以晶格里的電洞來傳導電流(類似p型半導體)，若加入其它分子(例如三溴甲烷)來拉長晶格間距，可有效地提升其超導相變溫度至117K。

其他相關

科學家們發現巴克球，即C60分子，可以引起魚的大腦損傷。日前，美國Rice大學和喬治亞理工學院的研究人員發現巴克球對人類細胞的毒性與巴克球表面是否粘有其他分子有密切的關係。

這是第一次對巴克球對單個人類細胞的毒性進行研究。研究的結果可以幫助科學家在實際套用中利用這種材料的毒性。

“毒性在很多情況下是有用的，”Rice大學生物與環境納米技術中心主任Vicki Colvin說，“例如，我們可以利用有毒性的顆粒來殺死腫瘤細胞或有害細菌。在其他情況下——例如當顆粒有可能被釋放到環境中去時——毒性又是有害的了。”

這項研究涉及納米C60——由C60分子組成的納米級聚合體（通常在水中形成），以及連線有三組化學基團的富勒烯分子。研究人員測試了這兩種材料對兩種人類細胞——肝癌細胞和真皮纖維原細胞的毒性。

結果表明，納米C60對人類真皮細胞的毒性遠大於C60(OH)24——表面連線有最多化學基團的富勒烯分子。

而且，表面修飾度越高的分子，毒性越低。

“我們深感鼓舞的看到，通過改變巴克球的表面性質，可以調節其毒性，”Colvin說，“而且，我們相信，這項技術對調節其他納米顆粒的毒性也是有用的。”

研究人員估計，富勒烯分子能殺死細胞是因為它能產生氧化劑氧化細胞膜。他們相信，表面修飾度較高的C60的 毒性較低是因為它們產生氧化劑的能力被降低。

使半數真皮細胞死亡所需的納米C60的濃度是20ppb (patrs per billion)。而對C3、Na+2-3[C60O7-9(OH)12-15](2-3)-、C60(OH)24，這個數字分別是10，000ppb、40，000ppb和>5,000,000 ppb。

這項研究成果發表在《Nano Letters》上。

“巴克球”家族有了新成員

據英國Nature，2009，458：262報導，過去“巴克球（buckyball，即富勒烯）”家族一直由碳原子所壟斷，壟斷被打破了。美國印第安納州聖母大學的伯恩斯（P.Burns）和他的團隊合成了由不同數量的鈾原子所構成的“鈾富勒烯”。

U60結構

人們對“巴克球”家族的代表C60分子（足球烯）已經非常熟悉了，富勒烯U60和它的孿生兄弟C60分子的形狀十分類似，而U44有著花生形狀的外表，由12個六邊形與12個五邊形組成。一般來說，相鄰的五邊形越少，富勒烯的結構也就越穩定，但U44卻與此不符，因為相比於五邊形規律，它更偏好具有更高的對稱性的花生狀外形。

鈾富勒烯在溶劑中相當穩定，能保存好幾個月。在水中，鈾富勒烯又很容易發生自聚集過程，這與碳富勒烯截然相反，後者需要在強大電流的作用下才能進行自聚集。