知识介绍　以富勒烯为代表的全碳原子簇

C₆₀是美国休斯敦赖斯大学的R.E.Smalley和英国的H.W.Kroto于1985年在氦气流中以激光汽化蒸发石墨实验中首次制得的。C₆₀的组成及结构已经被质谱、X射线分析等实验所证明。C₆₀分子由60个碳原子构成，它形似足球，因此又名足球烯。它是单纯由碳原子结合形成的稳定分子，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。其分子量约为720。处于顶点的碳原子与相邻顶点的碳原子各用sp²杂化轨道重叠形成σ键，每个碳原子的三个σ键分别为一个五边形的边和两个六边形的边。碳原子的三个σ键不是共平面的，键角约为108°或120°，因此整个分子为球状。每个碳原子用剩下的一个p轨道互相重叠形成一个含60个π电子的闭壳层电子结构，因此在近似球形的笼内和笼外都围绕着π电子云。分子轨道计算表明，足球烯具有较大的离域能。

C₆₀是一种碳原子簇。它有确定的组成，60个碳原子构成像足球一样的三十二面体，包括20个六边形，12个五边形。建筑学家富勒（Buckminster Fuller）曾设计一种用六边形和五边形构成的球形薄壳建筑结构，因此科学家们一致建议，用Buckminster Fuller的姓名加上一个词尾-ene来命名C₆₀及其一系列碳原子簇，称为Buckminsterfullerene，简称fullerene，中译名为富勒烯。

除C₆₀外，具有封闭笼状结构的还可能有C₂₈、C₃₂、C₅₀、C₇₀、C₈₄、…、C₂₄₀、C₅₄₀等，统称为富勒烯（fullerene）。在数学上，富勒烯的结构都是以五边形和六边形面组成的凸多面体。最小的富勒烯是C₂₀，具有正十二面体的构造。无22个顶点的富勒烯，但之后都存在C_2n的富勒烯，n=12，13，14，…。在这些小的富勒烯中，都存在着五边形相邻结构。富勒烯是继金刚石、石墨和线型碳之后碳元素的第四种晶体形态。其中柱状或管状的分子又叫作碳纳米管或巴基管。

由于富勒烯独特的结构和理化性质，已在化学、物理、材料、医学科学等领域产生了深远的影响，显示了极诱人的应用前景。