C60
简介
80年代以来碳团簇的研究揭示出由60个碳原子组成的C60具有异常高的质量丰度谱. C60可以用激光蒸发碳而获得. H.W. Kroto及其合作者假定60个原子有相同的环境，从而推导出截角二十面体作为可能的分子结构. 这种结构使人联想到当代建筑家Buckminster Fuller设计的薄壳结构而被称为富氏团(fullerene).
截角二十面体有60个顶点、32个面，其中12个是五边形，20个是六边形，与足球相类似，如图所示. 每个碳原子占据一个顶点，它和相邻碳原子形成一个双键和两个单键.这样C60具有分子可能的最高点群对称性.包容C60截角二十面体的外球直径约为7.1Å，故其内部有可能接受各种原子， 从而形成衍生物. 由于平面的环形碳结构苯环给有机化学开创了新局面，因此人们期望，C60形成的封闭笼状结构不仅对无机化学，而且对有机化学，都可能产生重要影响. 人们还在探索C60作为高级润滑剂、充电电池、新药物载体和高强度材料方面可能的应用.
长期以来人们熟知，纯碳元素可以形成两种不同结构的固体，即石墨和金刚石. 然而最近W.Kratschmer等人发现，C60可以形成碳元素的第三种结晶形式. 他们在氦气氛中用石墨电极蒸发而合成得到克量级的分子固体，称之为富氏体(fullerite). 实验上，人们采用质谱、红外和紫外光谱、X光和电子衍射、NMR、Raman谱及扫描隧道显微镜对富氏体进行了大量研究，测定了C60的分子结构，还进一步探索团簇如何凝聚成固体材料. 一般认为，球状分子倾向于六角密集或面心立方密集，但堆垛存在无序性，即出现大量层错，也存在各种多晶形式.
有关C60最为激动人心的研究成果是在掺碱金属元素如钾和铷的富氏体薄膜或块状样品KxC60和RbxC60(x～3)上得到起始转变温度为18K和28K的超导体. 目前有关掺杂富氏体的超导机制尚不完全清楚. 碱金属元素可能处在密堆C60球体之间的填隙位置上，并转移一个电子给C60团簇. 掺杂富氏体的超导电性研究将有助于在有机和无机材料的超导电性研究之间建立联系.