巴基球

一开始有人建议给这个新的碳的同素异形体取各为ballene(球烯)，spherene(球烯)，soccerene(足球烯)，carbosoccer(碳足球)等，后来发现这种匀称而精美的结构非常相似于建筑师Buckminster Fuller1967年为蒙特利尔展览会的美国厅设计的圆拱形屋顶。这样，C60就开始广泛地被人们叫做buckminster fullerene，简称巴基球(或巴烯球)，类似的其它碳分子簇则叫做fullerene富勒烯。

通过巴基球C60单晶和粉末XRD，已经确认巴基球分子为中空的截二十面体稳定构型。分子中含有60个顶点，32个面(其中12个五角形，20个六角形)，空间点群为I_h。如果在每个顶点上放一个C原子，那么每个C原子都以两个单键，一个双键相互键合。这样所有C的sp²价键都得到了饱和，球的内外表面都为π电子海所淹没，分子显示出芳香性。虽然π的价电子数多达240个，但由于结构的高度对称性又使这些电子构成高度简并，没有重迭的非常简单的分子轨道图。显然，具有这种成键的分子是十分稳定的。

1984年底，美国Exxon的Rohlfing用激光蒸发碳靶棒和超声喷管时，从所形成的碳蒸气中发现存在少量C₄₀-300的新的化学分子簇(Fullerene)，并且通过质谱检测到只有偶数碳分子存在，但终因其量太少无法通过更充分的实验来证明其存在。大约一年后，Smalley,Arizona大学的Huffman和德国的Kratschmer分别在模拟合成星际尘埃的过程中得到了足够微量分析用的巴基球；到1988年，他们改变实验条件，主要是增大氦气压力后，得到了若干mg的巴基球。首先，他们将激光蒸发得到的石墨粉尘逐渐溶解在苯中形成红葡萄酒或褐色液体，然后将液体与粉尘分离，再缓慢加热、蒸发、干燥，剩下黑褐色或黑色结晶物质；也可以在真空或惰性气氛中加热粉尘到400℃，再将升华出来的C60浓缩结晶。C60晶体主要是棒状、片状和星花状薄片。

Rohlfing发现通过激光脉冲或电弧放电所得到的C_1~20小分子团上存在大量未键合的游离键，游离键的存在使得这些小碳团有很强的化学反应活性；如果在六角层状的石墨分子一边插进一种五边形的小碳团，那么原来的两个游离键将会键合成强的C-C键，并将导致原先的层状结构出现弯曲；随着层状石墨分子的四周不断插入这种五元环，相应游离键数目不断被减少，原来的层状继续弯曲直至两边对接，而闭合成环，形成空心的网状分子，这样所有分子上的游离键均被拴往，反应才停止。

显然，巴基球形成的推动力来源于游离键数目的不断减少，但是对奇数碳分子簇来说，在发生这种为减少游离键数目而出现的层状卷曲过程中总是至少有一个原子上的游离键没有被消掉，这样的碳分子簇活性太强，在冷凝过程中分子之间相互作用而难以幸存下来，只有C₆₀和其它大于C₃₀的偶数碳分子簇才得以保留存在。

1、光电材料

印度化学家发现嵌入铁原子的巴基球材料具有遮光特性，光越强时透明度越差，这种特性有可能使其制成变色的日光镜。当光线穿透巴基球时，光的折射随着光的强度的变化而变化。巴基球的非线性光学效应机理有人认为是热效应，也有人认为是电子效应。日本三菱电气公司用离子束法在巴基球分子中掺入硼或磷，制成了半导体薄膜材料，通过控制掺杂浓度，材料的电导率可以变化8个数量级。巴基球半导体薄膜比硅材料有更好的抗辐射性、耐热性和透明度。

2、电池材料

因为巴基球比金属镉轻得多，如果用巴基球代替常用的可逆充电电池镍一镉电极中的镉,那么这种镍一巴基球可逆电池与相同重量的镍一镉电池相比,将具有较长的使用寿命。日本有些公司已经开展了这方面的一些研究。

3、氢存贮体

现已发现巴基球对氢的吸收在一定条件下可以达到2%，在一定温度和压力下，通过电化学过程可望达到5%，含氢更多的巴基球的氢化物的制备正在研究之中。

4、调色剂

由于巴基球特殊的结构和性能，在静电复印机的磁粉中添加少量巴基球，能极有效地控制磁粉的静电特征，使复印清晰度大大增加。巴基球可望在制币油墨、彩色照相胶卷等方面得到应用。

5、催化剂

巴基球可以催化一些偶联、裂解、脱氢等反应，因而巴基球是一个非常有潜力的催化剂。如炼油厂一直采用一些贵金属如铂、钯、铼等作为催化剂，而且催化剂容易中毒。如果在炼油釜中加入一些巴基球作为催化剂,则脱氢、裂解等反应将更为有效。

6、金刚石

科学家们发现巴基球在常温和1.52MPa压力下可以生成多晶金刚石。巴基球薄膜在和缓的条件下可以直接转变为金刚石膜，这比石墨容易得多。现在已有一些研究人员在轴承等部件上吸附一层巴基球膜，然后在一定温度和压力下使其转变为金刚石镀层，这种镶层与衬底间键合很强，由于金刚石硬度大，使金属轴承的寿命大大延长。

7、医疗作用

研究表明，一些水溶性巴基球衍生物具有抗爱滋病毒的功能，根据巴基球的这种生物活性，可以进一步设计出新型抗爱滋病毒的药物。