事实上，所发现的不仅仅是一种新分子，而是无限种新分子:富勒烯。每个富勒烯- C60， C70， C84.等 - 具有作为纯碳笼的基本特征，每个原子与图形相结合到另外三个。与石墨不同，每个富勒烯都有12个五角形面，具有不同数量的六角形面（例如，Buckyball - C.60- 20)。 
图1。各种形式的碳 一些富勒烯，就像c60是球形的，其他的像C70，是像橄榄球的椭圆形。Richard Smalley博士于1990年认识到，原则上，应该可以进行管状富勒烯，在每个端封装，例如，由C的两个半球60，由一条直线段连接，只有六边形单元结构。Millie Dresselhaus在听到这个概念后，被称为这些想象的物体“Buckytubes”。 碳纳米管实际上，碳纳米管早在30年前就被发现了，但当时并没有得到充分的重视。20世纪50年代末，联合碳化物公司(Union Carbide)的罗杰·培根(Roger Bacon)在研究近三相条件下的碳时，发现了一种奇怪的新型碳纤维。他观察到的直管，中空的碳管似乎是由石墨层组成的，这些石墨层之间的间隔与平面石墨层的间隔相同。在20世纪70年代，森信远藤再次观察到这些由气相过程产生的管子。事实上，他甚至观察到一些管只由一层卷起的石墨组成。 
图2。BuckyTube或碳纳米管 1991年，在富勒烯的发现和验证之后，NEC的Sumio Iijima观察到了碳弧放电形成的多壁纳米管，两年后，他和IBM的Donald Bethune独立观察了单壁纳米管——buckytubes。这些纯碳聚合物现在可以在富勒烯的背景下理解，改变了人们对它们的认识，用所有这些特殊的名称意味着。纳米管已富勒化． 多层碳纳米管现在，Iijima初步观察十年后，我们对纳米管和管状富勒烯有很大的了解。我们知道，多壁纳米管总是具有高频率的结构缺陷。（与其较大的关系相比，航空航天和体育用品应用中使用的5-20微米直径的石墨纤维，多壁纳米管结构非常合理;然而，它们经常包含结构缺陷的区域。）因为任何材料科学家都知道，它是否存在不可避免地降解物质的材料特性，例如强度。材料的固有特性可以是世界畅通的，但通常散装材料的实际性质仅是材料在结构上完美而表现出的百分比。例如，诸如钢丝中的微裂纹的结构缺陷将导致1-2％的理论断裂强度的灾难性故障，一个将基于基础化学原理预测。 管的相比之下,Buckytubes.是富勒烯因此，是分子：完美，中空分子的纯碳分子在六角粘结的网络中连接在一起，形成如图2所示的空心圆柱体。管是无缝的，用开口或盖板。单壁碳纳米管的直径为0.7至2nm（通常约1.0nm） - 比人发薄的100,000倍。BuckyTube长度通常是其直径数百次。 分子考虑因素巴基管的分子方面是至关重要的。每个原子都在正确的位置。这是他们与那些个头较大、有缺陷的表亲们的重大区别。对化学家来说，分子是非常特殊的东西。一个分子是完整的，通常对它的特性比较满意。当一个分子面临改变的机会，也就是与其他物质发生化学反应时，几乎总是有一个相当重要的障碍需要克服。其他的，非分子的“物质”，当遇到其他物质时，通常会迅速变化，并加入新的部分，形成一个更大的整体。金属是这样的:一块暴露于更多金属(这可能发生在熔融，气态，或固相)的金属将容纳添加，因为它不具有分子的完整性和不变性。 分子不同分子不变性的一个方面是化学变化的可靠性和可预测性。通过各种方式可以诱导分子，以克服它们的屏障改变，例如使用热量。但是在处理分子时通过和大量的反应产品是一致的。非分子事物经历的变化并非如此。没有两个块的金属看起来一样，就像没有两个雪花一样看起来一样：雪花不是分子。分子不变性对材料性质的影响同样深刻。无论材料的内在性质如何，都没有缺陷来降解性质。你得到了你得到的东西。 |