富勒烯衍生物是什麼

Ⅰ 富勒烯是什麼品牌

近來富勒烯（注意：不是石墨烯哈！這倆不是一個東西）開始在國內護膚品中受到關注。雖然這種物質人工合成已經有三十來年的歷史了，但應用比較少，所以大眾也比較陌生。於是有人說富勒烯護膚品純屬炒作，有人說富勒烯護膚品神奇至極，本文解析一下富勒烯的來龍去脈，以及在護膚品中的應用。

一、富勒烯的由來

1985年，Kroto發現使用大功率脈沖激光蒸發石墨的過程中會自發形成一種由60個碳原子組成的全碳分子C60 , 因C60的籠狀結構形似著名建築師Buckminster Fuller所設計的短程線園頂建築, 即將它命名為「巴基球」(Buckminsterfullerene)[1]，簡稱為富勒烯（fullerene）。事實上, C60隻是全碳籠狀結構中的一種，後續一系列研究還逐漸分離出 C20~C104 等 70 余種結構[2]。為方便統一，人們把這種籠狀結構的全碳分子都稱為富勒烯。

Ⅱ 富勒烯概念股火了，快來了解一下，什麼是富勒烯

自從1985發現富勒烯之後，不斷有新結構的富勒烯被預言或發現，並超越了單個團簇本身。巴基球團簇：最小的是C20 （二十烷的不飽和衍生物）和最常見的C60；碳納米管：非常小的中空管，有單壁和多壁之分;在電子工業有潛在的應用；巨碳管：比納米管大，管壁可制備成不同厚度，在運送大小不同的分子方面有潛在價值；聚合物：在高溫高壓下形成的 鏈狀、二維或三維聚合物。納米「洋蔥」：多壁碳層包裹在巴基球外部形成球狀顆粒，可能用於潤滑劑；球棒相連二聚體：兩個巴基球被碳鏈相連；富勒烯環。巴克球 DFT計算得到C60的電子基態在整個球上等值的 2007年科學家們預測了一種的新的硼巴克球，它用硼取代了碳形成巴克球，B80的結構是每個原子都形成五或六個鍵，它比C60穩定。另外一種常見的富勒烯是C70，72、76、84甚至100個碳組成的巴克球也是很容易得到的，UivChem。

Ⅲ 富勒烯水有什麼作用

富勒烯水具有抗氧化作用。

富勒烯的作用：

1、護膚品

由於富勒烯能夠親和自由基，因此個別商家將水溶性富勒烯分散於化妝品。富勒烯具有抗氧化作用。

2、多元體研究

富勒烯衍生物與卟啉、二茂鐵等富電子基團共價或非共價形成多元體，用於研究分子內能量、電荷轉移、光致能量和電荷轉移。

3、有機太陽能電池

自1995年俞剛博士將富勒烯的衍生物PCBM用於本體異質結有機太陽能電池以來，有機太陽能電池得到了長足的發展。

(3)富勒烯衍生物是什麼擴展閱讀

富勒烯是穩定的，但並不是完全沒有反應性的。石墨中sp雜化軌道是平面的，而在富勒烯中為了成管或球其是彎曲的，這就形成了較大的鍵角張力。當它的某些雙鍵通過反應飽和後，鍵角張力就釋放了。

如富勒烯的6,6鍵是親電的，將sp雜化軌道變為sp雜化軌道來減小鍵張力，原子軌道上的變化使得該鍵從sp的近似120°成為sp的約109.5°，從而降低了C60球的吉布斯自由能而穩定。富勒烯即可以形成單加成產物，也可以形成多加成產物。

富勒烯化學是研究富勒烯的化學性質的科學。功能化富勒烯從而調節其性質的需求促使人們在這個領域展開了大量的研究。例如，富勒烯的溶解度很差，而添加合適的官能團可以提高其溶解度。

Ⅳ 富勒醇和富勒烯有什麼區別

富勒醇是富勒烯的衍生物，是通過化學方法在富勒烯的碳上引入羥基而得到。合成方法不同、反應條件不一樣，引入的羥基的數目就會不一樣。

中文名
富勒醇
屬於
富勒烯的衍生物
合成法
TBAH催化鹼法合成酸法合成
應用於
生物領域
理化性質
在富勒烯上引入羥基的目的是為了提高富勒烯的水溶性。但是只有當羥基的數目達到一定值時富勒醇才具有水溶性。通常當羥基數目達到20個以上時才具有較好的水溶性。富勒醇難溶於丙酮、甲醇，可溶於DMF。化學性質上與富勒烯性質差不多。羥基數目較少的時候也可以發生1,3偶極環加成反應。

Ⅳ 富勒烯的種類

自從1985發現富勒烯之後，不斷有新結構的富勒烯被預言或發現，並超越了單個團簇本身。 巴基球團簇：最小的是C20 （二十烷的不飽和衍生物）和最常見的C60； 碳納米管：非常小的中空管，有單壁和多壁之分;在電子工業有潛在的應用； 巨碳管：比納米管大，管壁可制備成不同厚度，在運送大小不同的分子方面有潛在價值； 聚合物：在高溫高壓下形成的 鏈狀、二維或三維聚合物。 納米「洋蔥」：多壁碳層包裹在巴基球外部形成球狀顆粒，可能用於潤滑劑； 球棒相連二聚體：兩個巴基球被碳鏈相連； 富勒烯環。 巴克球 DFT計算得到C60的電子基態在整個球上等值的
2007年科學家們預測了一種的新的硼巴克球，它用硼取代了碳形成巴克球，B80的結構是每個原子都形成五或六個鍵，它比C60穩定。另外一種常見的富勒烯是C70，72、76、84甚至100個碳組成的巴克球也是很容易得到的。 碳納米管 主條目：碳納米管
納米管是中空富勒烯管。這些碳管通常只有幾個納米寬，但是他們的長度可以達到1微米甚至1毫米。碳納米管通常是終端封閉的，也有終端開口的，還有一些是終端沒有完全封口的。碳納米管的獨特的分子結構導致它有奇特的宏觀性質，如高抗拉強度、高導電性、高延展性、高導熱性和化學惰性（因為它是圓筒狀或「平面狀」，沒有裸露原子被輕易取代）。一個潛在應用是做紙電池，這是2007年倫斯勒理工學院的一個新發現。 另外一個可能應用是用做太空電梯的高強度碳纜。通過共價鍵將富勒烯吸附在碳納米管外形成的納米「芽」結構稱作納米芽。 富勒體 C60的晶體形態
富勒體 （掃描電子顯微鏡圖）
主條目：聚合鑽石納米棒
富勒體（Fullerites）是富勒烯及其衍生物的固態形態的稱呼，中文一般不特別稱呼這個形態。超硬富勒體這個詞一般被用來表述使用高壓高溫得到的富勒體，這種條件下普通的富勒烯固體會形成鑽石形式的納米晶體，它有相當高的機械強度和硬度。 內嵌富勒烯 內嵌富勒烯是將一些原子嵌入富勒烯碳籠而形成的一類新型內嵌富勒烯，如氫、碳、鈧、氮等，大部分是在電弧法製造富勒烯的過程中形成的，也可以通過化學方法將富勒烯打開孔後裝入一些原子或分子。
主條目：金屬富勒烯

Ⅵ 富勒烯的結構

在數學上，富勒烯的結構都是以五邊形和六邊形面組成的凸多面體。最小的富勒烯是C20，有正十二面體的構造。沒有22個頂點的富勒烯，之後都存在C2n的富勒烯，n=12、13、14……所有富勒烯結構的五邊形個數為12個，六邊形個數為n-10。 C60和C70的循環伏安曲線測試機器：Chi660d，工作電極：玻碳，對電極：鉑絲；參比電極：銀絲；支持電解質：六氟磷酸四丁基銨；掃描速度：50mV/s；室溫
因為C60是富勒烯家庭中相對最容易得到、最容易提純和最廉價的各類，因此C60及其衍生物是被研究和應用最多的富勒烯。
通過質譜分析、X射線分析後證明，C60的分子結構為球形32面體，它是由60個碳原子通過20個六元環和12個五元環連接而成的具有30個碳碳雙鍵的足球狀空心對稱分子，所以，富勒烯也被稱為足球烯。C60是高度的Ih對稱，高度的離域大π共軛，但不是超芳香體系，他的核磁共振碳譜只有一條譜線，但是它的雙鍵是有兩種，它有30個六元環與六元環交界的鍵，叫[6,6]鍵，60個五元環與六元環交界的鍵，叫[5,6]鍵。[6,6]鍵相對[5,6]鍵較短，C60的X射線單晶衍射數據表明，[6,6]鍵長是135.5皮米，[5,6]長鍵是146.7皮米，因此[6,6]有更多雙鍵的性質，也更容易被加成，加成產物也更穩定，而且六元環經常被看作是苯環，五元環被看作是環戊二烯或五元軸烯。C60有1812種個異構體。
C60及其相關C70兩者都滿足這種所謂的孤立五角規則（IPR）。而C84的異構體中有24個滿足孤立五角規則的，而其他的51568個異構體則不滿足孤立五角規則，這51568 為非五角孤立異構體，而不滿足孤立五角規則的富勒烯迄今為止只有幾種富勒烯被分離得到，比如分子中兩個五邊形融合在頂尖的一個蛋形籠狀內嵌金屬富勒烯Tb3NaC84。或具有球外化學修飾而穩定的富勒烯如C50Cl10，以及C60H8。
理論計算表明C60的最低未占據軌道（LUMO）軌道是一個三重簡並軌道，因此它可以得到至少六個電子，常規的循環伏安和差示脈沖伏安法檢測只能得到4個還原電勢，而在真空條件下使用乙腈和甲苯的1:5的混合溶劑可以得到六個還原電勢的譜圖。 一些富勒烯是D2對稱性的，因此他們是有固有手性的，如 C76、C78、C80和C84等，科學家一直致力於發展特別的感測器來識別和分離他們的對映異構體。

Ⅶ 什麼是富勒烯水 烏克蘭專家為何建議慎用富勒烯水

富勒烯是一種完全由碳組成的中空分子，形狀呈球型、橢球型、柱型或管狀。富勒烯在結構上與石墨很相似，石墨是由六元環組成的石墨烯層堆積而成，而富勒烯不僅含有六元環還有五元環，偶爾還有七元環。

由於富勒烯能夠親和自由基，因此個別商家將水溶性富勒烯分散於化妝品。富勒烯具有抗氧化作用。富勒烯衍生物與卟啉、二茂鐵等富電子基團共價或非共價形成多元體，用於研究分子內能量、電荷轉移、光致能量和電荷轉移。

(7)富勒烯衍生物是什麼擴展閱讀：

富勒烯功能化後產生的自組裝前體，通過超分子作用形成有序聚集態結構，既是提高對富勒烯本徵認識以及單分子器件構築水平，也是對富勒烯高新技術功能化材料的需要。

富勒烯衍生物的超分子自組裝的研究一直是個熱點，遠遠多於不修飾的富勒烯的組裝，特別是在基於富勒烯的功能材料、光致電子轉移、人工光合作用體系、光子器件等諸多的研究領域。

Ⅷ 富勒烯的性質

溶解性
C60溶液 溶劑 C60 C70 1-氯萘 51 mg/mL * 1-甲基萘 33 mg/mL * 1,2-二氯苯 24 mg/mL 36.2 mg/mL 1,2,4-三氯苯 18 mg/mL * 四氫萘 16 mg/mL * 二硫化碳 8 mg/mL 36.2 mg/mL 1,2,3-三溴丙烷 8 mg/mL * 氯苯 7 mg/mL * 二甲苯 5 mg/mL 3.985 mg/mL（間二甲苯） 溴仿 5 mg/mL * 異丙苯 4 mg/mL * 甲苯 3 mg/mL 1.406 mg/mL 苯 1.5 mg/mL 1.3 mg/mL 四氯化碳 0.4 mg/mL 0.121 mg/mL 氯仿 0.25 mg/mL * 正己烷 0.046 mg/mL 0.013 mg/mL 環己烷 0.035 mg/mL 0.080 mg/mL 四氫呋喃 0.006 mg/mL * 乙腈 0.004 mg/mL * 甲醇 0.000 04 mg/mL * 水 1.3×10 mg/mL * 戊烷 0.004 mg/mL 0.002 mg/mL 庚烷 * 0.047 mg/mL 辛烷 0.025 mg/mL 0.042 mg/mL 異辛烷 0.026 mg/mL * 癸烷 0.070 mg/mL 0.053 mg/mL 十二烷 0.091 mg/mL 0.098 mg/mL 十四烷 0.126 mg/mL * 丙酮 0.001 mg/mL 0.0019 mg/mL 異丙醇 0.002 mg/mL 0.0021 mg/mL 二氧六環 0.0041 mg/mL * 1,3,5-三甲苯 0.997 mg/mL 1.472 mg/mL 二氯甲烷 0.254 mg/mL 0.080 mg/mL * : 沒有測試溶解度 富勒烯在大部分溶劑中溶得很差，通常用芳香性溶劑，如甲苯、氯苯，或非芳香性溶劑二硫化碳溶解。純富勒烯的溶液通常是紫色，濃度大則是紫紅色，C70的溶液比C60的稍微紅一些，因為其他在500nm處有吸收；其他的富勒烯，如C76、C80等則有不同的紫色。富勒烯是迄今發現的唯一在室溫下溶於常規溶劑的碳的同素異性體。
有些富勒烯是不可溶的，因為他們的基態與激發態的帶寬很窄，如C28，C36和C50。C72也是幾乎不溶的，但是C72的內嵌富勒烯，如La2@C72是可溶的，這是因為金屬元素與富勒烯的相互作用。早期的科學科學家對於沒有發現C72很是疑惑，但是卻有C72的內嵌富勒烯。窄帶寬的富勒烯活性很高，經常與其他富勒烯結合。化學修飾後的富勒烯衍生物的溶解性增強很多，如PC61BM室溫下在氯苯中的溶解度是50mg/mL。 C60和C70在一些溶劑的溶解度列於左表，這里的溶解度通常是飽和濃度的估算值。
水合富勒烯（HyFn）
C60HyFn水溶液，C60的濃度是0.22 mg/mL
水合富勒烯C60HyFn是一個穩定的，高親水性的超分子化合物。截止2010年以水合富勒烯形式存在的，最大的C60濃度是4mg/mL。
導電性超導
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著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，有報道Cs3C60As在38K時超導性質， 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，超導轉變溫度隨著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復合物的特別的性質：Mott-Hubbard轉變以及C60分子的取向/軌道有序和磁結構的關系。 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帶的部分電子占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並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並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。
熱力學性質
差示掃描量熱法（DSC）表明C60在256K時發生相變，熵為27.3J.K.mol，歸因於其玻璃形態-晶體轉變，這是典型的導向無序的轉變。相似地，C70在275K、321K和338K也發生無序轉變，總熵為22.7 J.K.mol。富勒烯的寬的無序轉變與從起始較低的溫度的類跳躍式旋轉向各向同性的旋轉漸變有關。 C60的網路結構
C60中一個五元環周圍有五個六元環
富勒烯是穩定的，但並不是完全沒有反應性的。石墨中sp雜化軌道是平面的，而在富勒烯中為了成管或球其是彎曲的，這就形成了較大的鍵角張力。當它的某些雙鍵通過反應飽和後，鍵角張力就釋放了，如富勒烯的[6,6]鍵是親電的，將sp雜化軌道變為sp雜化軌道來減小鍵張力，原子軌道上的變化使得該鍵從sp的近似120°成為sp的約109.5°，從而降低了C60球的吉布斯自由能而穩定。富勒烯即可以形成單加成產物，也可以形成多加成產物。 富勒烯化學是研究富勒烯的化學性質的科學。 功能化富勒烯從而調節其性質的需求促使人們在這個領域展開了大量的研究。例如，富勒烯的溶解度很差，而添加合適的官能團可以提高其溶解度。 通過添加一個可以發生聚合的官能團，就可以獲得富勒烯聚合物。富勒烯的功能化以分為兩類：在富勒烯的籠外進行化學修飾；將分子束縛到富勒烯球內，也就是開孔反應。
因為這個分子的球形結構使碳原子高度棱錐體化，這對其反應活性有深遠的影響。據估計，其應變能相當於80%反應熱能。共軛碳原子平行性影響雜化軌道sp²，一個獲得p電子的sp 軌道。p 軌道的互相連結擴大在外球面更勝於其內球（碳原子之間以sp雜化軌道連結，另一個p電子兩兩形成pi鍵，還有pi電子形成近似球的復雜pi-pi共軛體系），這是富勒烯是給電體的一個原因；另一個原因是，空的低能級pi軌道上。
富勒烯中的雙鍵不都相同。大致可分為兩種：[6,6]鍵，連接兩個六邊形的鍵，[5,6]鍵連接一個六邊形和五邊形。兩者中[6,6]鍵比環狀六邊形聚合物（cyclohexatriene）分子中的[6,6]鍵和軸烯與二環並戊二烯分子中的雙鍵更短。換句話說，雖然富勒烯分子中的碳原子都是超共軛，但富勒烯卻不是一個超大的芳香化合物。C60有60個pi電子，但封閉殼體系結構需要72個電子。富勒烯能夠通過與鉀的反應獲得缺失電子，如首先合成的K6C60 鹽和接著合成的 K12C60鹽；在這種化合物中，分子中鍵長交替的現象消失了。根據IUPAC的規定，亞甲基富勒烯（也稱環丙烷富勒烯，methanofullerene）指閉環（環丙烷）富勒烯衍生物，而fulleroid指開環富勒烯衍生物（亞甲基橋輪烯，methanoannulene）富勒烯往往可以發生親電反應，這類反應的關鍵是功能化單加成反應（monoaddition）或多加成反應（multiple addition）。
親核加成
在親核加成中富勒烯作為一個親電試劑與親核試劑反應，它形成碳負離子被格利雅試劑或有機鋰試劑等親核試劑捕獲。例如，氯化甲基鎂與C60在定量形成甲基位於的環戊二烯中間的五加成產物後，質子化形成(CH3)5HC60。賓格反應也是重要的富勒烯環加成反應，形成亞甲基富勒烯。富勒烯在氯苯和三氯化鋁的作用下可以發生傅氏烷基化反應，該氫化芳化作用的產物是1，2加成的(Ar-CC-H)。
周環反應
富勒烯的[6,6]鍵可以與雙烯體或親雙烯體反應，如D-A反應。[2+2]環加成可以形成四元環，如苯炔。[[[1,3]偶極環加成]]反應可以生成五元環，被稱作Prato反應。富勒烯與卡賓反應形成亞甲基富勒烯。
加氫（還原）反應
氫化富勒烯產物如C60H18、C60H36。然而，完全氫化的C60H60僅僅是假設產物，因為分子張力過大。高度氫化後的富勒烯不穩定，而富勒烯與氫氣直接在高溫條件下反應會導致籠結構崩潰，而形成多環芳烴。
氧化反應
富勒烯及衍生物在空氣中會被慢慢的氧化，這也是通常情況下富勒烯需要在避光或低溫中保存的原因。富勒烯與三氧化鋨和臭氧等反應；與臭氧的反應很快很劇烈，可以生成羥基多加成的富勒醇混合物，因為加成數和加成位置有很寬的分布。
羥基化反應
富勒烯可以通過羥基化反應得到富勒醇，其水溶性取決於分子中羥基數的多少。一種方法是富勒烯與稀硫酸和硝酸鉀反應可生成C60(OH)15，另一種方法是在稀氫氧化鈉溶液的催化下反應由TBAH增加24到26個羥基。羥基化反應也有過用無溶劑氫氧化鈉與過氧化氫和富勒烯反應的報道。用過氧化氫與富勒烯的反應合成C60(OH)8，羥基的最大數量,可以達到36至40個。
親電加成
富勒烯也可以發生親電反應，比如在富勒烯球外加成24個溴原子，最多親電加成紀錄保持者是C60F48。
配位反應
富勒烯的五元環和六元環可以作為金屬配合物的配體，尤其是五元環，可以形成各種茂配合物。[6,6]雙鍵是缺電子的，通常與金屬成鍵為η= 2（配位化學中的哈普托數）。鍵合模式如η= 5或η=6與球狀富勒烯配體有關。陽光直接照射富勒烯和硫羰基鎢W(CO)6的環己烷溶液生成(η²-C60)5 W(CO)6。
開孔反應
開孔反應是指通過化學手段選擇性地切斷富勒烯骨架上的碳碳鍵來制備開孔富勒烯的反應，開孔後就可能把一些小分子裝到碳球中，如氫分子、氦、鋰等。第一個開孔富勒烯是在1995由伍德等報道的。 將富勒烯和其它一些功能基團有效的通過非共價作用聯結在一起形成具有特定結構的超分子體系，進而通過調控各個基團之間的電子相互作用實現其功能化的研究引起了研究者們的極大興趣。
裸C60的主客體化學
由於C60分子獨特的剛性球狀結構，發展能夠與其高效結合的特定主體是一件很有意義的工作，二十多年來科學家們樂此不疲地用新奇的化合物和有趣的方式將其包起來得到包含物和嵌合物，在富勒烯的主客體化學方面進行了大量的研究並取得了長足的進展，發展了一系列主體化合物，大致分為富π電子化合物和大環主體兩類；前者有二茂鐵、卟啉、酞菁、四硫富瓦烯、苝、碗烯和帶狀多共軛體系等的衍生物，後者有環糊精、杯芳烴、氮雜杯芳烴，長鏈烷烴和低聚物等的衍生物。迄今與富勒烯分子超分子結合力最強的是相田卓三教授合成的卟啉籠分子，在鄰二氯苯中與C60的結合常數為Log Ka = 8.11。
C60衍生物超分子的自組裝
修飾富勒烯可以獲得更多的作用位點，因此富勒烯衍生物的超分子自組裝的研究一直是個熱點，遠遠多於不修飾的富勒烯的組裝，特別是在基於富勒烯的功能材料、光致電子轉移、人工光合作用體系、光子器件等諸多的研究領域。
C60及其衍生物的有序聚集態的制備方法
富勒烯功能化後產生的自組裝前體，通過超分子作用形成有序聚集態結構，既是提高對富勒烯本徵認識以及單分子器件構築水平，也是對富勒烯高新技術功能化材料的需要。十多年來，很多研究組已經在獲得穩定的C60納米材料如納米顆粒、納米管、納米線、納米帶和高度有序二維結構等方面進行了大量的研究，發展了經典自組裝法、模板法、氣相沉積法，化學吸附和LB膜技術等方法來構築具有特定形貌的有機納米材料。 摩薩（Moussa）等人做了在生物體腹腔內注射大劑量C60後的毒理研究後發現，沒有證據表明白鼠在注射5000mg/kg（體重）的C60劑量後有中毒現象。 摩利（Mori）等人也沒有發現給嚙齒動物口服 C60和C70混合物2000mg/kg的劑量後有中毒、遺傳毒性或誘變性現象， 其他人的研究同樣證明C60和C70是無毒的，而伽比（Gharbi）等人發現注射C60懸浮液不會導致對嚙齒類動物的急性或亞急生毒性，相反一定劑量的C60會保護他們的肝免受自由基傷害。2012年的最新研究表明，口服富勒烯能將小鼠的壽命延長一倍而沒有任何副作用。摩薩（Moussa）教授研究C60的性質長達18年，著有 《持續喂服小鼠C60使其壽命延長》一文，2012年10月他在一次視頻采訪中宣稱，純C60沒有毒性。
科拉森加（Kolosnjaj）於2007年寫了篇復雜且詳盡的關於富勒烯的毒性的綜述，回顧了上世紀90年代早期至今的所有富勒烯的毒性研究的工作，認為自富勒烯發現以來都沒有明顯的證據表明C60是有毒性的，而波蘭（Poland）等人將碳納米管注射到小鼠的腹腔中發現了石棉狀的病灶。值得注意的是這項研究不是吸入性研究；雖然在這之前有對納米管的吸入性研究的毒理實驗，因此，憑此項研究還不能確認碳納米管有類似石棉的毒理特性。薩耶等人發現小鼠吸入C60（OH）24或納米C60並沒有毒副作用，而同樣情況下將石英顆粒注入小鼠則引起強烈的炎症。如上所述，納米管在分子量、形狀、尺寸等化學和物理性質（溶解度）方面都與C60迥然不同，因此從毒理學的角度來看，C60和碳納米管的不同毒理學性質的差異性沒有關聯性。在分析毒性數據時，必須區別富勒烯的不同分子：（C60、C70 ……）；富勒烯衍生物：C60或其他化學修飾的富勒烯衍生物；富勒烯復合物（比如，表面活性劑輔助的水溶性富勒烯，如C60-聚乙烯基吡咯烷酮；主客體復合物，如與環糊精或卟啉），這種情況下富勒烯是與其他分子是通過超分子作用與其他分子連接的；C60納米顆粒。

Ⅸ 富勒烯的應用

富勒烯是一種新發現的工業材質， 它的特性： 1.硬度比鑽石還硬 2.軔度(延展性)比鋼強100倍 3.它能導電，導電性比銅強，重量只有銅的六分之一 4.它的成分是碳，所以可從廢棄物中提煉
可想像我們的未來生活中將有「無金屬電線」「富勒烯(非金屬)鋼筋的建築物」 「富勒烯防彈背心」「富勒烯汽車殼」...
◎構想中的「東京灣金字塔城」亦將富勒烯列為主要建材，納米巴克管(富勒烯)分子可無限延伸(巴克管長度越長，其原子數越多，所以巴克管的原子數不一定是C60)，且巴克管分子是碳原子自動組合而成。 C60本身的對稱性決定了C60自身有非線性光學性質。作為一種新的化合物，研究其電、磁、光等應用是非常重要的，實際上C60就是因為摻雜鹼金屬在一定條件下具有超導電性，其電荷轉移復合物有鐵磁性而引起人們極大興趣和關注。
1991年北京大學化學系和物理系在國內首次獲得了K3C60和Rb3C60超導體，超導轉變溫度為18K和28K，其超導相達75%，達到了當時國際先進水平。1993年他們成功制備了K3C60外延超導膜，其Tc=21K，Jc=5×10A / cm。1994年後有關C60超導研究，國內外都處於更深入的艱難階段。C60的磁學研究實際上從其超導性開始的。
C60家族分子是三維π電子離域的化合物，有良好的非線性光學效應。北京大學測定了C60、C70的非線性光學系數，並利用飛秒技術研究了C60的光克爾效應，證實了C60的非線性效應起源於的π電子，並研究了C60電荷轉移復合物的非線性性質。在研究C60甲苯溶液的光限制效應時，他們首先發現了反飽和吸收過程的飽和現象，並給出了理論解釋。中科院化學研究所在對C60進行化學修飾後進行PVK摻雜，發現了一全新的光導體體系，此體系暗導小，放電迅速，且完全具有重要的潛在應用價值。另外，他們還發現了一類新的光限幅材料，此材料在線性透過率高達80%的條件下，其限幅幅值為300mJ/cm，具有潛在實用價值。 潤滑劑和研磨劑C60具有特殊的圓球形狀，是所有分子中最圓的分子；另外，C60的結構使其具有特殊的穩定性。在分子水平上，單個C60分子是異常堅硬的，這使得C60可能成為高級潤滑劑的核心材料。C60分子一出世，就有人提議用它來作「分子滾珠」，製成潤滑劑。將C60完全氟化得到的C60F60是一種超級耐高溫材料，這種白色粉末狀物質是比C60更好的優良潤滑劑，可廣泛應用於高技術領域。另外，C60分子的特殊形狀和極強的抵抗外界壓力的能力使其有希望轉化成為一類新的超高硬度的研磨材料。一種有希望的方法是將C60直接轉化為金剛石，這可通過在室溫下加高壓來實現。1992年初，法國格雷諾布爾（Grenoble）低溫研究中心的雷古埃羅等人在英國《自然》雜志上報道，通過在室溫下對C60分子施以壓強達200億帕的快速非靜壓，可將其瞬間轉化為大量人工鑽石晶體。雷古埃羅等已為這種由C60快速有效生產金剛石的方法申請了專利，這使得C60可作為一種研磨材料而具有潛在應用價值，人們可以採用爆炸或其他沖擊波的方法對富勒烯施加高壓，生產出符合工業標準的低成本金剛石。
CVD金剛石膜
富勒烯的另一潛在的應用是它們可作為金剛石薄膜生長的均勻成核位置而起重要作用。富勒烯材料的獨特性質之一是它們在較低溫度下升華，對於C60，其升華點大約是600℃，這使得富勒烯在不規則形狀表面上的氣體沉積覆蓋相對來說很容易實現。另外，由於富勒烯易溶於像苯和甲苯這樣的極性有機分子溶劑，因而可以在室溫下將復雜表面直接浸於制備好的溶液中，待溶劑揮發後就留下一層富勒烯分子薄膜。
1992年，美國西北大學的一個研究小組聲稱他們發現了一種用富勒烯結晶出金剛石薄膜的簡單方法。他們使用包含C70分子的富勒烯，先在硅表面形成富勒烯薄層，然後用帶電粒子轟擊它，導致有利於金剛石形成的分子結構，使用化學氣相沉積（CVD）方法，通過天然氣與氫氣的混合氣體，形成許多微小的金剛石。科學家預測，對這種方法加以改進也許能夠生長出電子應用中所需要的類似大塊單晶的金剛石薄膜，這將使得生長金剛石單晶的夢想成為現實。據說在多晶體生長中，C70的應用使得在硅表面襯底上金剛石的生成提高了10個量級。
金剛石薄膜在軍事方面具有許多應用價值，如作為裝甲車表面的抗沖擊覆蓋層，用於製成光學（X射線，粒子束）窗口，半導體晶片，高硬度表面齒輪，金剛石-纖維合成材料，以及高溫和防輻射電子器件等。
高強度碳纖維
1991年日本電氣公司的飯島發現了一種管狀碳——巴基管，巴基管具有獨特的幾何結構和奇妙的導電性質，同時具有高抗張強度和高度熱穩定性。巴基管的這種特殊的電學和機械性能使其具有巨大的應用價值。高性能纖維對於要求很高的強度-重量比的結構設計產生了革命性的影響，尤其是在需要耐高溫，或者在能控制材料的電磁性能的應用領域。石墨纖維已具有很高的強度、很強的柔韌性以及耐高溫性能。巴基管材料具有高度的熱穩定性和易變性，而且比碳素纖維具有更大的抗張強度，加之其導電性能可由其結構加以調節，因而巴基管是一種比石墨纖維性能更優越的碳纖維，甚至還可能發展出強度更高、更輕巧的結構，這樣使得巴基管可能在電子器件和航空、航天等空間技術領域具有巨大的應用價值。
1993年，日本電氣公司基礎研究室的艾賈安和飯島在細微的巴基管中填入了鉛，從而製成了迄今世界上最細的絲，這種絲只有兩三個原子那麼粗，具有納米尺度。有人推測這種巴基細絲可能在電子器件製造上得到應用。理論計算表明，巴基管可吸附大小適合其內徑的任意分子。科學家希望通過改變石墨層片捲曲成管的方式等方法調節巴基管的直徑，使其有選擇性地吸收分子，從而改變其電子及機械性能。科學家正試圖製成單晶巴基管，並用巴基管造出分子水平的微型零件用於醫學或其它目的。富勒烯作為一種潛在的新碳素材料已得到普遍重視，其應用領域也將不斷開拓。
高能轟擊粒子
C60能夠得到或失去電子形成離子，帶電巴基球可以用作物理碰撞的高能轟擊粒子。1992年9月，法國奧塞（Or-say）核物理研究所與厄普撒拉（Uppsala）大學的研究人員用線性加速器將C60離子加速至具有近5000萬電子伏的能量。由於C60離子的質量和體積均較大，高能C60離子束轟擊固體靶時不能穿透固體，而是停留在表淺的位置，從而將大量的能量施放在固體表面，可以使固體在加速的同時獲得巨大的能量，有助於研究高能離子轟擊固體靶時產生的物理變化。C60離子轟擊實驗開創了物理碰撞研究的新領域.另外，C60離子束還有可能在分子束誘發核聚變的研究中得到應用。
富勒烯及其衍生物物理性質的應用是多方面的。早在1991年，阿萊芒等人發現C60絡合物可以在沒有金屬存在的情況下表現出鐵磁性特徵，從而有希望開拓磁性記憶材料的一個新方向。用C60還能在CaAs晶體基質上製成C60-K3C60異質結膜，並可將其用於微電子器件等方面。隨著研究的深入，富勒烯獨特的物理性質將為其應用開辟一個廣闊的領域。 富勒烯電化學
C60具有完美對稱的足球結構，反應在其電子能級上具有較高的簡並度.理論計算表明，C60分子的電子能級簡並度最高可達五重。C60的最低未占據分子軌道（LUMO）是三重簡並的tlu態，使得C60具有很高的電負性，它能夠接受電子而形成帶負電子的陰離子。高度結構對稱性與分子軌道簡並度結合起來，使得C60分子具有非常豐富的氧化還原性質。
由於C60分子具有較高的電離勢（C60的第一電離能約為7.6eV），因此一般說來，C60的電化氧化是較為困難的，雖然也有人報道C60和C70的電化學不可逆氧化反應，但更常見的是富勒烯的電化還原.豪夫勒（R. E. Haufler）和斯莫利等首先採用循環伏安特性方法在溶液中產生了離子形式的C60。他們在實驗中使用了玻璃狀碳鈕扣電池，並用鉑絲作為反電極。C60進行的這個還原反應是可逆的，顯示出使用電化學方法生產穩定的「富勒烯化合物（fulleride）」鹽的可能性。這可能導致新材料的發現，並可能製成一類新的可充電電池。C70和C60的電化學行為幾乎是相同的，在合適的溶劑中C60能夠被還原成六價離子，與理論預測的C60能接受6個電子於很困難的勻質大塊化合物的還原中。
巴德（A. J. Bard）等首先進行了鉑電極上C60膜的電化學研究，這種膜的電化學性質是較為復雜的，並具有不可逆性。查伯（Y. Chabre）等人採用全固態電化學電池和聚合物電解質成功地將鋰摻入C60中，實驗確定在連續加入電子過程中LixC60中的x值為0，5，2，3，4和12，最後的Li∶C的比例達到相當於Li12C60即LiC5，這是Li嵌入石墨化合物中的飽和值。查伯等還研究了固態C60電極上鈉的電化學嵌入過程.C60的固態電化學研究為生產摻雜富勒烯化合物提供了新的途徑。
C60還容易發生電化學加氫反應.C60電極能夠通過氫而發生電化學充電反應，而生成的C60Hx可以以很高的效率放電。富勒烯的伯奇（Birch）還原反應和催化氫化反應得到的產物很多，有C60H18、C60H36、C60H56及完全氫化的C60H60等，還有C70的加氫產物C70H46.富勒烯加氫化合物非常穩定，具有廣闊的應用前景.利用它們能夠安全地大量收集和儲存氫的性質，作為儲存氫氣的材料，這可以應用在氫的純化、吸收、氫燃燒發動機以及氫—空氣燃料電池中。富勒烯對氫氣的存儲和釋放為研究氫的壓縮、純化、熱泵以及製冷的新方法打開了大門。
加氫富勒烯是一種碳氫化合物，可作為潔凈的燃燒迅速的燃料，有望作為火箭推進劑而用於航空航天領域。另外，利用加氫富勒烯儲氫引起的化學及熱力學性質，製成可充電電池，用來替代鎳-鎘（Ni-Cd）電池中的鎘電極，也可用來替代鎳-金屬氫化物電池中的金屬氫化物以儲存電能。完全氫化的富勒烯能最大限度地存儲能量。從實驗結果看，一類新的無毒、輕便、高效的富勒烯氫化物電池將很快問世。
催化劑
催化劑有著廣泛的應用，如石油精煉和化學過程等方面。富勒烯可以作為一類新的催化劑材料的基礎。斯莫利提出可以在富勒烯分子的中心空隙加入一些已知具有催化性能的金屬原子，如鉑（pt）、鈀（pd）等，製成一類新的催化劑，在這種催化劑中，催化性原子被碳籠保護起來。
1992年，日本的研究人員用C60製成了一類含鈀的高催化性能復合物，這是在室溫下用C60的苯溶液與鈀的絡合物混合製成的，每個C60分子與6個鈀原子配位。這是第一個發現的在分子水平上具有規則形狀的催化劑載體，並且已發現它能在正常溫度和壓強下催化二苯乙炔的加氫反應；這也是第一個發現的由一種材料的數個原子組成的團簇催化化學反應，因為催化劑通常只在很大質量下才起作用。富勒烯還可以作為催化劑載體而與其他催化劑結合，催化其他的反應。假如其他類似以富勒烯為基礎的催化劑也具有如此之高的催化活性，那麼這些基於富勒烯的催化劑將在那些既需要高效率又要低質量或小體積的方面得到應用。
抗癌葯物
美國亞特蘭大埃莫里（Emory）大學醫學院的病毒葯物學家斯辛納齊（R. F. Schinazi）和他的同事們發現，巴基球對一種關鍵性的HIV病毒酶有殺傷作用，而不傷害宿生細胞。HIV蛋白酶是一種導致艾滋病的病毒，巴基球能夠抑制HIV的生長，使其對人類細胞失去感染作用。科學家認為，巴基球雖然不能用來治療艾滋病，但它可能具有葯用價值。這種富勒烯能夠消除HIV病毒，阻止HIV蛋白酶的作用而不損害被感染的細胞本身，它在人類被HIV感染的三種免疫細胞中具有抗病毒能力，而且還對這種病毒的反向轉錄酶起作用，因此能夠抑制HIV對細胞的感染。雖然巴基球還不能作為一種有用的葯物，但這將是巴基球在生物學上的首次應用；而且科學家認為，富勒烯將為研究抗癌葯物提供潛在而有趣的線索。
富勒烯具有十分豐富的化學內涵，富勒烯及其衍生物在化學方面的應用是十分廣闊的。除作為催化劑載體、製成高能電池及抑制病毒外，還可以利用富勒烯能有選擇性地吸收某些種類氣體的性質，將其在工業上用作氣體雜質的去除劑，此外還可以作為有機溶劑以及在醫學上作為影像劑，這方面的前景是廣闊的。 非線性光學器件
實驗和理論研究表明，C60和C70等富勒烯都是良好的非線性光學材料，C60/C70混合物（C70約佔10%）的非線性光學系數約為1.1×10-9esu，C76甚至還具有光偏振性。富勒烯分子中不存在對非線性光學性能有干擾作用的碳—氫鍵和碳-氧鍵，與其他非線性光學材料相比，性能更加優越。美國西北大學的研究者們發現C60薄膜具有很高的二階非線性光學系數，顯示出在非線性光學器件方面的應用價值。C60薄膜具有很高的光學效率，這一性質使得C60在激光光學通信和光學計算機方面有著重要的潛在應用，並有望在短期內付諸實現。科學家還發現，C60和C70溶液可以作為光學限制器，這種溶液只允許低強度的光通過，當光強增強時，溶液很快變得不透光，其飽和閾值與其他任何已知的光學限制材料相比差不多或更好。英國科學家還報道過，富勒烯被多孔礦物質俘獲並經藍色激光照射後，成為一種光致發光材料，盡管這一工作尚沒有在其他實驗室內重復出來，但揭示出它可能用來製作能發射任何頻率光的激光器，已經發現許多大的富勒烯分子具有手性特徵，這種手征性預示著非線性光學響應的可能.生產和分離出大量的大富勒烯分子將在高階非線性光學效應方面取得突破.預計富勒烯作為一種良好的非線性光學材料可能很快投入應用。
光導體
光導材料是復印機、傳真機和激光列印機的基本部分，舊的光導材料使用硒作為感光劑，較為先進的有機光導聚合物已經代替了硒材料。美國杜邦公司的研究人員發現用1%的C60（可能是C60和C70的混合物）摻雜的PVK聚合物是一類全新的高性能光導體，類似的產品已經應用於靜電復印技術中。這種光導材料具有良好的性質，其圖象解析度相當或優於其他材料，而壽命遠遠高於含硒材料，其性能實際上已經可以與最好的商用光導體相比擬.這使得摻雜富勒烯材料在印刷及光通信等方面將獲得巨大的應用。
超導材料
摻雜C60超導體的發現是超導領域的又一重大成果，這種超導體具有相對較高的臨界溫度，摻雜C60超導體的臨界溫度不僅遠遠高於所有的有機分子超導體，而且也大大高於以前發現的金屬和合金超導體，只比炙手可熱的氧化物陶瓷超導體低。
如果摻雜C60超導體的臨界溫度尚不能與高溫氧化物超導體相比的話，那麼這種超導體在其他方面卻具有許多更為優越的性質，而這些性質都直接影響到超導體的實際應用.富勒烯超導體最大的優點在於這種化合物容易加工成所需要的各種形狀；同時由於它們是三維分子超導體，各向同性，使得電流可以在各個方向均等地流動。我們知道，氧化物陶瓷超導體是一種層狀材料，表現為各向異性，在每層平面內和與平面垂直的方向上導電性質不同，同時這種陶瓷材料難於加工成線形或其他所需要的形狀，給實際應用造成困難。同時，富勒烯化合物超導體還具有較高的臨界磁場和臨界電流密度，理論分析和一些實驗結果顯示，在更大的富勒烯分子摻雜化合物中可能大幅度提高超導臨界溫度。良好的性質和潛在的高臨界溫度為富勒烯超導體的應用創造了條件。
摻雜富勒烯超導體的可能應用包括磁懸浮列車，基於約瑟夫遜結和更新更快設計原理的高速計算機開關器件、長距離電力輸送、超導發動機和發電機、作物理研究的大型磁鐵（如超導超級對撞機）、超導計算機的電子屏蔽以及基於超導量子干涉器件（SQUID）的電子設備等方面。
摻雜的C60化合物顯示超導電性，理論計算已經證明，不摻雜的C60是一種直接能隙半導體，由於C60分子在其格點位置作高速無序自由轉動，使C60固體成為繼Si，Ge和GaAs之後的又一種新型半導體材料。日本三菱電氣公司的研究人員已經用C60製成了一種新型富勒烯半導體。隨著研究的深入，富勒烯及其衍生的材料走向應用已指日可待。
C60及富勒烯家族的誕生是20世紀80年代的重大發現之一，具有重要意義的是，這些神奇的全碳分子及其衍生的物質顯示新穎奇特的物理化學性質，它們首先是作為一種可實用化的新材料而出現的。 由於富勒烯能夠親和自由基，具有極強的抗氧化能力，能夠起到活化皮膚細胞，預防肌膚衰亡的作用。關於富勒烯在清除自由基方面的功效目前已有近3萬篇論文被發表，近3千個專利獲得了認可。正因如此，21世紀以來富勒烯開始被用作化妝品原料，具有抗皺、美白、預防衰老的卓越價值，成為備受矚目的尖端美容成分。許多高端護膚品品牌含有富勒烯成分。
主條目：有機太陽能電池
自1995年俞剛博士將富勒烯的衍生物PCBM（[6,6]-phenyl-c61-butyric acid methyl ester，簡稱PC61BM或PCBM）用於本體異質結有機太陽能電池以來，有機太陽能電池得到了長足的發展，其中有三家公司已經將摻雜PCBM的有機太陽能電池商用，迄今大部分有機太陽能電池以富勒烯做為電子受體材料。

Ⅹ 富勒烯是干什麼用的

Fullerene：富勒烯，是一種完全由碳組成的中空分子，形狀呈球型、橢球型、柱型或管狀。富勒烯在結構上與石墨很相似，石墨是由六元環組成的石墨烯層堆積而成，而富勒烯不僅含有六元環還有五元環，偶爾還有七元環。
應用：
除了還在廣泛研究的摻雜金屬後的優良導電性的研究外，還有如下應用：
1）護膚品
由於富勒烯能夠親和自由基，因此個別商家將水溶性富勒烯分散於化妝品。富勒烯具有抗氧化作用。
2）多元體研究
富勒烯衍生物與卟啉、二茂鐵等富電子基團共價或非共價形成多元體，用於研究分子內能量、電荷轉移、光致能量和電荷轉移。
3）有機太陽能電池。