作者:Lai-Sheng Wang 来源:《自然—化学》 发布时间:2014-7-21 16:02:11
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世界首个硼“足球烯”诞生

由40个硼原子构成的硼球

图片来源:Wang lab/布朗大学

就在如火如荼的巴西世界杯落幕之际,科学家也成功打造出世界上第一颗全部由硼原子构成的“巴基球”(又名富勒烯、足球烯)。与碳基材料的巴基球不同,硼分子最终并没有被塑造成标准的足球形状。但这个由硼构成的新形态有望带来新的纳米材料,并可能在储氢中发挥巨大作用。

Robert Curl、Harold Kroto和Richard Smalley于1985年发现了第一个巴基球。这一由60个碳原子构成的中空笼子像一颗足球般布满了五边形和六边形,而它的名字则源自美国建筑师和工程师Richard Buckminster Fuller——此人用类似的图形设计了自己的拱形建筑。这一发现就像打开了防洪闸,从而激发科学家创建出更多具有令人印象深刻的品质的碳结构,例如碳纳米管和单个原子厚度的石墨烯。从那时开始,材料科学家也在探索由其他元素构成的与巴基球类似的结构。

2007年,美国莱斯大学材料科学家Boris Yakobson从理论上提出,由80个硼原子构成的“笼子”应该很稳定。而在这之后1个星期发表的另一项研究则预测了一个由36个硼原子构成的稳定结构。

由罗得岛州普罗维登斯市布朗大学化学家Lai-Sheng Wang率领的研究团队如今成为第一群看见这一猛兽的人——尽管其结构与预测略有不同。研究人员将其称为“40-原子分子硼球”。该结构是以六边形、七边形和三角形排列组成的。

科学家在7月13日出版的《自然—化学》杂志上报告了这一研究成果。

Yakobson说:“我们曾预测了由80个硼原子构成的富勒烯的可能性,而现在,在7年之后,我们看到了非凡的实验证据。”他指出:“特别之处在于这一形态是任何理论计算都未曾预测到的。”

Wang的研究团队是在寻找由硼构成的石墨烯类似物时发现这一结构的。他们注意到由40个硼原子构成的原子团似乎具有异乎寻常的稳定性,但科学家并不知道这些原子团到底是以什么样的形状呈现的。进一步的计算和试验揭示它们形成了两种稳定结构:一种是一个几乎扁平的分子;另一种则是由镶嵌形状组成的球状中空结构,类似于碳基巴基球。

与碳基巴基球相比,除了拥有一个不太优雅的形状之外,硼球还形成了一种不同类型的内在键。这使得它们很难作为单独的“积木”加以使用——因为这些原子具有一种彼此相互作用的趋势,但这种反应可能使硼巴基球更利于在链条中进行连接。这种特性同时使得硼球有能力与氢结合在一起——研究人员表示,这让它们能够用来储存氢。

硼并非碳之后被巴基球化的第一种元素,但它可能是与碳巴基球最类似的产物。Yakobson表示,科学家已经制造出具有巴基球样结构的铀基和硅基化合物,多壁的氮化硼和二硫化钼结构以及较小的金、锡和铅单元素“笼子”。但只有硼似乎与大而中空的原始碳巴基球相匹配及对称。

巴基球一般是指一种由60个碳原子构成的分子。C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子,它具有60个顶点和32个面,其中12个为正五边形,20个为正六边形。其相对分子质量约为720。(来源:中国科学报 赵熙熙)

 
 
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2014/8/5 17:43:04 ouyangyulou
不知道能对他进行输运计算吗?
2014/7/29 5:58:48 qingtongshi
学习了!
http://www.360doc.com/myfiles.aspx?app=1&type=3
青铜石揭示遐迩衔接的内涵秘密,蕴藏自然文化与现代文化的融合,展现了生物还原诞生发展的真相大白,百家争鸣,拓展不落窠臼的新理念。【忆述生物始祖】等文章更详细。
 
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