碳60檢視原始碼討論檢視歷史

碳60(簡稱：C60)於1985年發現的，是一種由60個碳原子構成的分子。它具有60個頂點和32個面，其中12個為正五邊形，20個為正六邊形，形似足球，又稱為足球烯。1989年，德國科學家Huffman和Kraetschmer的實驗證實了C60的籠型結構，從此物理學家所發現的富勒烯(C60)被科學界推向一個嶄新的研究階段，其結構和建築師Fuller的代表作相似，所以又稱為富勒烯。

超導性 在可以大量生產C60後其很多性質被發現，很快Haddon等人 發現鹼金屬摻雜的C60有金屬行為，1991年發現鉀摻雜的C60在18K時有超導行為，這是迄今最高的分子超導溫度，之後大量的金屬摻雜富勒烯的超導性質被發現。研究表明超導轉化溫度隨着鹼金屬摻雜富勒烯的晶胞體積而升高。銫可以形成最大的鹼金屬離子，因此銫摻雜的富勒烯材料被廣泛研究，Cs3C60As在38K時有超導性質， 不過是在高壓下。常壓下33K時具有最高超導轉化溫度的是 Cs2RbC60。C60固體超導性的BCS理論認為，超導轉變溫度隨着晶胞體積的增加而升高，因為C60分子間的間隔與費米能級N（εF）的態密度的升高相關，因此科學家們做了大量的工作試圖增加富勒烯分子間的距離，尤其是將中性分子插入A3C60晶格中來增加間距同時保持C60的價態不變。不過，這種氨化技術意外地得到了新奇的富勒烯插入複合物的特別的性質：Mott-Hubbard轉變以及C60分子的取向/軌道有序和磁結構的關係。 C60固體是由弱相互作用力組成的，因此是分子固體，並且保留了分子的性質。一個自由的C60分子的分立能級在固體中只是很弱的彌散，導致固體中非重疊的帶間隙很窄，只有0.5eV。未摻雜的 C60固體，5倍hu帶是其HOMO能級，3倍的t1u帶是其空的LUMO能級，這個系統是帶禁阻的。但是當C60固體被金屬原子摻雜時，金屬原子會給t1u帶電子或是3倍的t1g帶的部分電子佔據有時會呈現金屬性質。雖然它的t1u帶是部分佔據的，按照BCS理論A4C60 的t1u帶是部分佔據的應該有金屬性質，但是它是一個絕緣體，這個矛盾可能用Jahn-Teller效應來解釋，高對稱分子的自發變形導致了它的兼併軌道的分裂從而得到了電子能量。這種Jahn-Teller型的電子-聲子作用在C60固體中非常強以致於可以破壞了特定價態的價帶圖案。窄帶隙或強電子相互作用以及簡併的基態對於理解並解釋富勒烯固體的超導性非常重要。電子相互斥力比帶寬大時，簡單的Mott-Hubbard模型會產生絕緣的局域電子基態，這就解釋了常壓時銫摻雜的C60固體是沒有超導性的。電子相互作用驅動的t1u電子的局域超過了臨界點會生成Mott絕緣體，而使用高壓能減小富勒烯相互間的間距，此時銫摻雜的C60固體呈現出金屬性和超導性。 關於C60固體的超導性還沒有完備的理論，但是BCS理論是一個被廣泛接受的理論，因為強電子相互作用和Jahn-Teller電子-聲子偶合能產生電子對，從而得到較高的絕緣體-金屬轉變溫度。

溶解度 富勒烯是在最常用的溶劑中溶解度極低的碳分子。它們僅溶於芳族溶劑如甲苯或氯苯和非芳族溶劑如二硫化碳。然而，當溶解在溶劑中時，純富勒烯溶液往往呈紫色，而 C70 溶液則呈紅色。不同的富勒烯分子（如 C76、C80 等）在溶解於溶劑中時具有不同的顏色。 富勒烯是由碳原子組成的較大分子。雖然有些不溶於水，但有些只是微溶。 C72 幾乎不溶，但來自 C72 的某些富勒烯在某些情況下可以溶解。例如，金屬元素可以破壞 C72 的內富勒烯的不溶解性，例如 La2C72。 C28、C36 和 C50 的帶寬甚至更窄，使它們更具反應性並且難以在工業設施中處理。在室溫下，PC61BM 可以以每毫升 50 毫克的濃度溶解在氯苯中。 C60和C70也可以溶解在一些溶劑中；它們的估計溶解度列於下表。許多富勒烯在經過化學修飾後具有更高的溶解度。

電導率 C60 是一種放射性元素。它不能正常導電，但它的大小會影響它內部的其他原子。 C60 包含大量的自由電子，如果用於 β 衰變的放射性元素被困在其中，這些自由電子就會受到影響。

磁性 將含有過量給電子有機四（二甲氨基）乙烯或 TDAE 的甲苯溶液添加到 C60 的黑色微晶沉澱物中。該解決方案稱為 C60(TDAE)C0.86，用於製造無金屬鐵磁材料。然後使用磁性測試檢查 C60 有機鐵磁體，結果顯示它們的居里溫度為 16.1 開爾文。這高於其他有機分子鐵磁體的居里溫度，據信這是因為 C60 比其他材料具有更多的金屬供體分子。這意味著 C60 鐵磁體有可能用於製造磁記憶材料，甚至可以用碳製成的磁體代替昂貴的金屬磁體。

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奈米科技－碳60