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請問C-60是甚麼-
2016/07/12 04:50:54瀏覽49|回應0|推薦0
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請問C-60是甚麼?

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請問C-60是甚麼?他在現實中有甚麼用?

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巴克球 巴克球(C60)由60個碳分子,其鍵結方式係由20個六邊形及12個五邊形交錯形成的封閉中空球體,形狀有如一顆足球,故稱Buckyball(巴克球)。直徑僅數奈米。是繼石墨、鑽石之後,第三種以純碳形式存在的球狀固體。 由於其成份、結構及性質獨特,未來可能在超導、磨潤、半導體、觸媒、光電、高分子及藥學上帶來革命性的影響。 初步的研究顯示,在經施壓後,其硬度比最硬的鑽石還高,猶如超微型的小鋼珠,其應用除了擔任工業上的潤滑劑以外,並且廣泛運用在材料、電池、觸媒、半導體、癌症治療等等方面的應用研究。 例如巴克球可作為抗愛滋藥物。由於愛滋病毒(約100奈米)需利用自身與人體細胞結合後所產生的酵素,以轉化人體細胞蛋白質成新病毒,由於巴克球的大小與結構,恰好可通過愛滋病毒酵素的通道,進入酵素內部,改變酵素的立體構造而使之喪失功能,終止病毒的增殖反應,而達成治療愛滋病的目的。 出版:國立台灣科學教育館 http://64.233.161.104/search?q=cache:7jcaql267SoJ:www.ntsec.gov.tw/file/main/%E5%B7%B4%E5%85%8B%E7%90%831.doc+C60&hl=zh-TW&lr=lang_zh-TW ====================================================================== C60-碳六十(Buckminsterfullerene) 國家高速網路與計算中心 張自恭博士 2003/07/1 C60是由60個碳原子所組成,其結構如圖一所示,是由20個六角形和12個五角形所圍成,外形像一顆英式足球,是目前已知對稱性最高的球狀分子,也是除了石墨(graphite)及金剛石(diamond)(如圖二)以外,第三個被發現的碳同素異形體(allotropic form) 。 從幾何結構來看, C60是一個截角正二十面體 ,亦即將正二十面體的每個凸角切掉大小適當的一塊(如圖二所示 ) [2] ,這樣的結構共有32個面、60個頂點以及90條邊。 圖一:由20個六角形及12個五角形所組成的C60模型 (取自Ref.[1]) C60分子的直徑為7.1埃(1埃 = 10-10米),密度為1.68克/毫升,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,它是以晶格裡的電洞來傳導電流(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,還可以有效地提昇其超導相變溫度至117K[4]。 圖二:正二十面體與截角正二十面體的外形與數學關係(取自Ref.[3]) 由化學性質來看,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。其碳-碳鍵有兩種長度,分別為1.38埃和1.45埃;兩個相鄰六角形所共用的碳-碳鍵較短,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,接近單鍵(C=C)的性質[5] 。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℃則會昇華。 美國夏威夷大學的科學家早已發現四十六億年前的隕石內存在著C60、C70以及C100至C300等純碳分子,並認為它們是宇宙早期即已存在的物質;然而,在地球上發現C60卻是天文物理研究「正打歪著」的意外收穫[6]。 1985年,英國化學家柯洛托(Sir Harold W. Kroto)為了探索在可見光與紫外光之間,是否存在屬於微小石墨碳粒的星際塵埃光譜,在柯爾(Robert F. Curl)與史莫利(Richard E. Smalley)的協助下,以聚焦雷射蒸發石墨,再與鈍氣混合由噴嘴噴出冷卻,並以質譜儀記錄產物,測出含有偶數個碳原子的碳簇(carbon cluster)。 圖三:1967年加拿大蒙特婁世界博覽會上的美國館,建築物高60公尺。取自Ref.[7] 同年,柯洛托在加拿大見到蒙特婁世界博覽會中由巴克明斯特?富勒(R. Buckminster Fuller)所設計的圓頂建築物(圖三),受到啟發而推演出類似足球般空心籠狀結構的C60[6],並將它命名為Buckminsterfullerene,簡稱巴克球(Bucky ball)。這些成就使柯洛托、柯爾及史莫利三人於1996年共同榮膺諾貝爾化學獎。 圖四:C60、C70、C80與各種不同手性(chirality)的碳奈米管之間的關係。取自 Ref.[8] 此後,類似C60的純碳分子相繼被發現,由於碳簇分子具有烯類(C=C)的性質,所以稱碳原子數目在70以下的為富勒烯(Fullerenes),70-100的為大富勒烯(High Fullerenes),而超過100的為巨富勒烯(Giant Fullerenes)。C70呈卵形,含有25個六角環與12個五角環,而C80的結構則可視為C70的橫向伸展(參見圖四)。在數學上,必須有12個五角環才能組成一個封閉的結構,因此最小的純碳結構為C20。 另一種值得一提的碳簇成員為碳奈米管(Carbon nanotubes),其結構為捲成管狀的石墨外加兩顆做為封蓋的半球狀碳簇(如圖四)[9]。碳奈米管是1991年由日本NEC公司的飯島澄男(S. Ijinma)於研究碳簇時偶然發現[10],是目前自然界中已知最細的管子,它具有高導熱性、高強度、柔軟度高及化性穩定等特點,依其導電性可分為金屬、半導體及絕緣體型三種碳奈米管[9-11]。目前已知的碳簇家族除了上述的碳球及碳管外,還有碳奈米錐(nanocone)、碳奈米角(nanohorn)、樹狀碳微米結構(microtree)以及碳奈米滴管(carbon nanopipet)等[12]。 C60是否存在於紅巨星四周的星塵中仍不確定,但人類因探索宇宙而意外新發現的知識,確實已為人類帶來無限好處。自從1991年霍夫曼(Huffman)及克瑞茲莫(W. Kratschmer)發現石墨電弧製備法可以產生足量的碳簇供實驗使用,碳簇的研究便如火如荼地展開,包括物理、化學、材料科學、生命科學、資訊科學等領域,均有很多專家學者積極投入相關研究[13]。至今,碳簇的製備、機械性質、光電性質、導熱性與傳輸行為、化學反應及其衍生物、碳簇化合物的超導及鐵磁性等,都是非常熱門的應用領域。 http://nano.nchc.org.tw/dictionary/c60.html 另可參考奇摩知識+: http://tw.knowledge.yahoo.com/question/?qid=1005022601950

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