联系人:此电子邮件地址正在保护免受垃圾邮件机器人。您需要启用JavaScript才能查看它。佛罗里达州立大学
塔拉哈西,佛罗里达州。在最近发表的一项研究中，佛罗里达州立大学的科学家们对一种有趣的纳米材料-金属富勒烯-是如何形成的有了新的理解。
金属富勒烯是碳家族的一部分，与俗称的巴基球相似。巴基球，或富勒烯，是空心的，足球形状的球形笼子，代表了碳的基本形式。富勒烯中的空隙可以捕获金属原子，从而形成金属富勒烯。
“金属富勒烯是分子纳米碳的一种独特形式，”该研究的合著者、佛罗里达州立大学化学家保罗·邓克(Paul Dunk)说。“它们在许多生物医学诊断中都有潜在的用处，特别是作为MRI造影剂。”
发表的研究结果可能有助于为基于金属富勒烯的应用铺平道路，从生物医学到可再生能源。这篇文章，“内嵌金属富勒烯自下而上的形成是由电荷转移引导的”，发表在12月号的自然通讯．
“在某些条件下，金属富勒烯可以具有惊人的性能，”邓克说，“这使它们成为一系列技术的先进材料，例如将阳光转化为电能，以及作为分子电子器件的可能组件。”
金属包裹的碳笼甚至可能是重要的宇宙分子，形成于恒星环境和星尘中。
为了发现金属富勒烯是如何在实验室中合成的，研究小组依赖于实验室提供的高磁场仪器离子回旋共振设备国家强爱游戏体爱游戏提现客服育是什么磁场实验室这个国际团队包括:爱游戏提现客服佛罗里达州立大学的Harry Kroto, 1996年因发现富勒烯而获得诺贝尔化学奖，MagLab的化学家，以及来自西班牙Rovira i Virgili大学和日本名古屋大学的科学家。
金属富勒烯的制造过程非常简单:将石墨和一种金属混合，然后将其蒸发成煤烟，看起来就像蜡烛火焰中的黑色物质。从煤烟中，人们神秘地发现了金属富勒烯。
“通过在适当的条件下蒸发碳和金属，这些迷人的材料会自发地组装起来，”邓克说。“但如果它们形成的主要方式甚至都不知道，就很难弄清楚如何更好地产生这些令人兴奋的分子。”
而空笼子如巴克敏斯特富勒烯，C60目前，金属富勒烯的数量以吨为单位，但数量有限，从而阻碍了对这种材料的充分探索。
“1985年巴克敏斯特富勒烯被发现几天后，我们第一次看到金属富勒烯的证据，但我们不确定它们是如何形成的。他们竟然这样做了，真是令人惊讶，”克罗托说。“那是近30年前的事了。尽管在过去十年中取得了重大进展，但事实证明，形成过程非常具有挑战性，因为它发生在眨眼之间。”
为了揭开这个长期存在的谜题，研究人员使用激光爆炸掺有金属的石墨，形成的复杂产品由实验室的分析人员分析9.4特斯拉主动屏蔽傅里叶变换离子回旋共振质谱仪．强大的分析技术使研究小组能够细致地研究金属富勒烯的形成，其中含有多达90种不同的元素，几乎是周期表中所有可用的元素。
这一前所未有的结果使得形成机制得以拼凑起来，这是基于同一小组最近在空笼子上的开创性工作。此前，人们曾预测，碳薄片应该从石墨中喷射出来，并靠近形成巨大的金属富勒烯，然后假设这些金属富勒烯可以“收缩”成中等大小的笼子，这在生物医学和技术中最常用。
然而，研究人员在实验中观察到相反的结果。他们发现金属原子最初以碳为核，形成非常小的金属富勒烯，然后生长成众所周知的更大的笼状尺寸。
包裹金属的类型似乎显著影响了小金属富勒烯成长为最有用的中型笼型的速度，这可以帮助解释使用典型的合成方法获得低产量的金属富勒烯。
阐明这些金属封装的碳笼的分子结构是如何发生的，应该有助于开辟纳米研究的新方向。
Dunk补充说:“我们希望这些结果将有助于设计新的生产策略，以充分实现金属富勒烯的应用，并进一步探索其惊人的性能，这必将造福社会。”
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名古屋大学化学系和高级研究所，名古屋，464-8602
图片来源:Paul Dunk绘制的石墨烯插图。
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