《富勒烯的发现》PPT课件

富勒烯的发现 1996年诺贝尔化学奖 演讲人 张赛刚 人物简介成果介绍研究现状及影响研究展望 人物简介 柯尔RobertCurl 1933 克罗托HaroldW Kroto 1939 斯莫利RichardE Smalley 1943 人物简介 柯尔柯尔 RobertCurl 美国化学家 生于1933年8月23日 美国赖斯大学研究人员 1985年9月他与斯莫利及英国科学家克罗托一起 在氦气中气化石墨 产生碳原子束 从气化中他们获得了一些与含40 100个以上偶数碳原子相应的未知形式碳的谱线 从而他们发现了具有特殊结构的碳60 他们命名为 富勒烯 或富勒球 实际上这种结构称之为 富勒碳 更为确切 编者 这种独特结构的发现创立了一个崭新的化学分支 为此 他与克罗托 斯莫利三人共获1996年诺贝尔化学奖 克罗托克罗托 HaroldW Kroto 英国化学家 1939年10月7日生于英格兰剑桥郡威斯贝奇 1964年克罗托在设菲尔德大学获博士学位 1967年在萨塞克斯大学任教 1985年成为该校化学教授 在研究过程中 克罗托运用微波光谱学 在恒量大气层和气云中发现长形链状碳 为了研究碳的气化以找到这些碳链形成的途径 他到美国得克萨斯州休斯敦的赖斯大学 在那里 斯莫利已设计出激光 超声速束光仪 可气化几乎所有已知物质 以便用来研究产生的原子束或分子束 1985年9月进行的一系列实验中 克罗托和斯莫利与在赖斯大学的同事柯尔一起在氦气中气化石墨 产生碳原子束 从气化中 他们获得了一些与含40 100个以上偶数碳原子相应的未知形式碳的谱线 新的碳分子大多有碳60的结构 他们认识到这种分子的原子团结成一个高度匀称的中空结构 类似球或球形 碳60是一个多面体 有60个顶点和32个面 其中12个面是五角形 20个面是六角形 几何形状与足球相同 1985年他们在论文中描述选用了怪异的 巴克敏斯特富勒烯 为碳60命名 其名称源于美国建筑师R B 巴克敏斯特 富勒的姓名 该种分子的原子结构与他设计的多面体穹顶相似 富勒烯 或巴克球 这类化合物即以此名著称 独特结构的发现创立了一个崭新的化学分支 由于他们发现了球状结构的碳60 而共同获得1996年诺贝尔化学奖 斯莫利斯莫利 RichardE Smalley 美国化学家 生于1943年 美国得克萨斯州休斯顿赖斯大学研究人员 他设计出的激光一超声速束光仪 可气化几乎所有已知物质 以便用来研究产生的原子束或分子束 1985年9月在一系列实验中 他与克罗托 柯尔一起在氦气中气化石墨 产生碳原子束 从而发现了具有特殊结构的碳60 他们取设计类似碳60结构穹顶的著名建筑师富勒的名字 命名碳60为 富勒烯 实际碳60无 烯组成 应为富勒碳 编者 为此 他与克罗托 柯尔三人共获1996年诺贝尔化学奖 成果介绍 富勒烯 英语 Fullerene 是一种完全由碳组成的中空分子 形状呈球型 椭球型 柱型或管状 富勒烯在结构上与石墨很相似 石墨是由六元环组成的石墨烯层堆积而成 而富勒烯不仅含有六元环还有五元环 偶尔还有七元环 1985年英国化学家哈罗德 沃特尔 克罗托博士和美国科学家理查德 斯莫利在莱斯大学制备出了第一种富勒烯 即 60 富勒烯分子 因为这个分子与建筑学家巴克明斯特 富勒的建筑作品很相似 为了表达对他的敬意 将其命名为巴克明斯特 富勒烯 饭岛澄男早在1980年之前就在透射电子显微镜下观察到这样洋葱状的结构 自然界也是存在富勒烯分子的 2010年科学家们通过史匹哲太空望远镜发现在外太空中也存在富勒烯 也许外太空的富勒烯为地球提供了生命的种子 在富勒烯的发现之前 碳的同素异形体的只有石墨 钻石 无定形碳 如炭黑和炭 它的发现极大地拓展了碳的同素异形体的数目 巴基球和巴基管独特的化学和物理性质以及在技术方面潜在的应用 引起了科学家们强烈的兴趣 尤其是在材料科学 电子学和纳米技术方面 20世纪80年代中期 继石墨 金刚石之后 人们发现了碳元素存在的第三种晶体形式 其分子式为Cn 目前已知的n值最大为540 这类碳化合物被称为碳笼原子或富勒烯 又称巴基球 球烯 足球碳等 C60 富勒烯的作用生物医学领域 富勒烯C60以其独特的结构和理化性质 决定了它及其衍生物潜在的应用前景 富勒烯及其衍生物有望在生物医药领域得到广泛应用 并且取得了可喜的成果 其中对生物特性 如细胞毒性 促使DNA选择性断裂 抗病毒活性和药理学等的研究 是最有前景的应用领域之一 C60具有能量较低空轨道T1u 可以接纳6个电子 是一个优良的电子接受体 人体免疫缺陷病毒酶 HIVP 的活性中心的孔道大小与C60分子体积大小相匹配 有可能堵住孔道 切断病毒的营养供给 就可以杀死病毒 C60可用于治疗神经衰退方面的疾病 C60通过光诱导产生单态氧的效率高达100 被喻为 单态氧的发生器 实验表明 C60分子中6 6键是化学反应的活性部位 分子中含30个具有烯烃性质的6 6键 极易与自由基反应 被称为 吸收自由基海绵 因此可应用于护肤 美容等方面 C60有30个双键 可以发生Diels Alder反应 Bingel反应等 是药物设计的理想基体 可以根据需要接上多种基团 人们把C60喻为药物设计中的 化学针插 chemicalpincushion 等 在生物医学领域展示出重要的研究价值和巨大的应用前景 工业 富勒烯是一种新发现的工业材质 它的特性 1 硬度比钻石还硬2 轫度 延展性 比钢强100倍3 它能导电 导电性比铜强 重量只有铜的六分之一4 它的成分是碳 所以可从废弃物中提炼 可想像我们的未来生活中将有 无金属电线 富勒烯 非金属 钢筋的建筑物 富勒烯防弹背心 富勒烯汽车壳 研究展望 1 富勒烯的研究已经渗透到化学 物理 生命科学 材料科学等众多学科领域 富勒烯的衍生化研究相对较熟 2 从发展趋势看 当前富勒烯的研究主要集中在 新型富勒烯的制备及其机理研究 功能富勒烯衍生物的制备 性能及应用研究