碳60查看源代码讨论查看历史

碳60(简称：C60)于1985年发现的，是一种由60个碳原子构成的分子。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，形似足球，又称为足球烯。1989年，德国科学家Huffman和Kraetschmer的实验证实了C60的笼型结构，从此物理学家所发现的富勒烯(C60)被科学界推向一个崭新的研究阶段，其结构和建筑师Fuller的代表作相似，所以又称为富勒烯。

超导性 在可以大量生产C60后其很多性质被发现，很快Haddon等人 发现碱金属掺杂的C60有金属行为，1991年发现钾掺杂的C60在18K时有超导行为，这是迄今最高的分子超导温度，之后大量的金属掺杂富勒烯的超导性质被发现。研究表明超导转化温度随着碱金属掺杂富勒烯的晶胞体积而升高。铯可以形成最大的碱金属离子，因此铯掺杂的富勒烯材料被广泛研究，Cs3C60As在38K时有超导性质， 不过是在高压下。常压下33K时具有最高超导转化温度的是 Cs2RbC60。C60固体超导性的BCS理论认为，超导转变温度随着晶胞体积的增加而升高，因为C60分子间的间隔与费米能级N（εF）的态密度的升高相关，因此科学家们做了大量的工作试图增加富勒烯分子间的距离，尤其是将中性分子插入A3C60晶格中来增加间距同时保持C60的价态不变。不过，这种氨化技术意外地得到了新奇的富勒烯插入复合物的特别的性质：Mott-Hubbard转变以及C60分子的取向/轨道有序和磁结构的关系。 C60固体是由弱相互作用力组成的，因此是分子固体，并且保留了分子的性质。一个自由的C60分子的分立能级在固体中只是很弱的弥散，导致固体中非重叠的带间隙很窄，只有0.5eV。未掺杂的 C60固体，5倍hu带是其HOMO能级，3倍的t1u带是其空的LUMO能级，这个系统是带禁阻的。但是当C60固体被金属原子掺杂时，金属原子会给t1u带电子或是3倍的t1g带的部分电子占据有时会呈现金属性质。虽然它的t1u带是部分占据的，按照BCS理论A4C60 的t1u带是部分占据的应该有金属性质，但是它是一个绝缘体，这个矛盾可能用Jahn-Teller效应来解释，高对称分子的自发变形导致了它的兼并轨道的分裂从而得到了电子能量。这种Jahn-Teller型的电子-声子作用在C60固体中非常强以致于可以破坏了特定价态的价带图案。窄带隙或强电子相互作用以及简并的基态对于理解并解释富勒烯固体的超导性非常重要。电子相互斥力比带宽大时，简单的Mott-Hubbard模型会产生绝缘的局域电子基态，这就解释了常压时铯掺杂的C60固体是没有超导性的。电子相互作用驱动的t1u电子的局域超过了临界点会生成Mott绝缘体，而使用高压能减小富勒烯相互间的间距，此时铯掺杂的C60固体呈现出金属性和超导性。 关于C60固体的超导性还没有完备的理论，但是BCS理论是一个被广泛接受的理论，因为强电子相互作用和Jahn-Teller电子-声子偶合能产生电子对，从而得到较高的绝缘体-金属转变温度。

溶解度 富勒烯是在最常用的溶剂中溶解度极低的碳分子。它们仅溶于芳族溶剂如甲苯或氯苯和非芳族溶剂如二硫化碳。然而，当溶解在溶剂中时，纯富勒烯溶液往往呈紫色，而 C70 溶液则呈红色。不同的富勒烯分子（如 C76、C80 等）在溶解于溶剂中时具有不同的颜色。 富勒烯是由碳原子组成的较大分子。虽然有些不溶于水，但有些只是微溶。 C72 几乎不溶，但来自 C72 的某些富勒烯在某些情况下可以溶解。例如，金属元素可以破坏 C72 的内富勒烯的不溶解性，例如 La2C72。 C28、C36 和 C50 的带宽甚至更窄，使它们更具反应性并且难以在工业设施中处理。在室温下，PC61BM 可以以每毫升 50 毫克的浓度溶解在氯苯中。 C60和C70也可以溶解在一些溶剂中；它们的估计溶解度列于下表。许多富勒烯在经过化学修饰后具有更高的溶解度。

电导率 C60 是一种放射性元素。它不能正常导电，但它的大小会影响它内部的其他原子。 C60 包含大量的自由电子，如果用于 β 衰变的放射性元素被困在其中，这些自由电子就会受到影响。

磁性 将含有过量给电子有机四（二甲氨基）乙烯或 TDAE 的甲苯溶液添加到 C60 的黑色微晶沉淀物中。该解决方案称为 C60(TDAE)C0.86，用于制造无金属铁磁材料。然后使用磁性测试检查 C60 有机铁磁体，结果显示它们的居里温度为 16.1 开尔文。这高于其他有机分子铁磁体的居里温度，据信这是因为 C60 比其他材料具有更多的金属供体分子。这意味著 C60 铁磁体有可能用于制造磁记忆材料，甚至可以用碳制成的磁体代替昂贵的金属磁体。

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奈米科技－碳60