1985年，休斯顿莱斯大学的化学家哈里·克罗托和同事们用激光照射一堆石墨，发现了一种奇怪的新分子。它由60个碳原子组成，排列方式与足球相似。
他们将这种新材料命名为巴克敏斯特富勒烯，以富有远见的建筑师巴克敏斯特富勒的测地线圆顶命名;其他人则给它起了一个更吸引人的名字“巴克球”。
这一发现激发了人们对分子独特的机械和电学性质的大量研究，并为其发现者赢得了1996年的诺贝尔化学奖。
左图:邓克的研究阐明了石墨、金属和氮在激光作用下蒸发时如何形成碳纳米笼。(资料来源:保罗·邓克);右:保罗·邓克。(资料来源:斯蒂芬·比兰基)
保罗·唐克(Paul Dunk)是佛罗里达州塔拉哈西国家磁实验室(Na爱游戏提现客服tional MagLab)的前化学家，他一直与克罗托合作，直到2016年去世，他帮助这些特性变得有用。解析:选C60但当他用激光轰击石墨、金属和其他元素时，会出现其他奇怪而奇妙的形态。
早在1999年，科学家们就意外地发现碳分子由80个原子组成，而不是60个。像C60C80稳定，健壮，对称。但这些更大的巴基球带来了惊喜。在每个分子的内部都有三个叫做钪的金属原子和一个氮原子。C80事实证明，它可以封装其他原子。
这些“纳米笼子”的发现为使用巴基球运输微小货物提供了可能。例如，钆是一种很好的造影剂，用于医学上常用的磁共振成像(MRI)技术，但它也是有毒的。然而，纳米笼中的钆可以安全地穿过身体到达需要它的地方。
但这里有一个障碍:没有人知道这些纳米笼产生的剧烈、混乱的反应，更不用说如何持续而廉价地制造它们了。
Dunk及其在德克萨斯州和西班牙的合作者正试图改变这一现状。他们将混合了不同金属和其他元素的石墨混合物汽化，并在实验室中研究得到的纳米笼离子回旋共振质谱仪这是一种围绕一块强大的磁铁建造的设备，可以对分子进行称重。在这个机器中，每个分子循环的频率略有不同，这取决于它的质量和电荷。Dunk和他的同事们用这种设备研究了元素周期表中的几乎所有元素，以显示哪些金属原子可以在富勒烯内部定居。
“多样性是惊人的，”他说。
随着磁场强度的增加，质谱法中频率之间的差异变得更加明显，因此国家磁实验室的世界纪录仪器帮助邓克分离和识别他在实验室中产生的巨大的分子多样性。爱游戏提现客服
“使用其他不使用高磁场的质谱法，你无法获得超高分辨率，所以大多数纳米笼基本上是看不见的，也无法检测到，”邓克说。“这种高磁场使我们能够首次探测许多自组装过程，并开发新的纳米笼。它填补了纳米科学的一个巨大空白。”
除了创造新的金属富勒烯，Dunk和他的同事们还通过寻找原始反应物和最终产物之间的假设中间分子来测试这些化合物如何形成的理论。他们已经证明，与许多科学家认为的不同，笼子不会因为更大的碳球而收缩或断裂，而是一个碳原子一个碳原子地在金属周围形成核。他们写的描述这一过程的论文定于今年晚些时候出版。
随着这一认识的提高，研究人员希望为从新型光基电子(或光伏)到分子电子等技术制造集群纳米笼的更可控和更有效的方法铺平道路。
“有很多新的结构，具有独特的性质，还没有被发现，”邓克说。“我们希望加快这一进程。”
Dunk补充说:“如果(集群纳米笼)能够以适当的价格形成足够的数量，那么解决人类健康和能源问题的应用可能会立即成为现实。”
作者:Gabriel Popkin
这个故事最初是“Going Nano”系列故事的一部分，讲述了优秀的科学是如何在小包裹中实现的——所有这些都旨在解决真正的大问题。要阅读本系列的其他故事，请参见磁学小型化而且纳米药物递送是火箭科学．
