近日，英國《每日電訊報》網站報導，牛津大學的碳材料設計公司在生產「內嵌富勒烯」材料。該公司以2.2萬英鎊賣出了第一批200微克的「內嵌富勒烯」材料，相當於每克價值1億英鎊。有媒體將之稱為世界最貴材料。
「內嵌富勒烯」材料為什麼這麼貴？
富勒烯是在石墨、鑽石之後被發現的單質碳的第三種同素異形體。1985年英國化學家哈羅德·沃特爾·克羅託和美國科學家理察·斯莫利發現了富勒烯C60，並提出了其籠型結構；1990年，德國科學家首次合成了克級C60分子。那麼牛津大學科學家生產的「內嵌富勒烯」材料有何獨特之處，為什麼這麼貴？
中國科學院化學研究所研究員、科技部納米重大科學研究計劃首席科學家王春儒告訴科技日報記者，內嵌有氮原子的內嵌富勒烯生產難、分離難、保存難，所以才特別昂貴。這種分子生產難度非常大，一般是在室溫下用氮離子轟擊C60的方法製得的，大多數氮離子或者擊不破C60碳籠，或者把碳籠打碎，只有極少數能量合適，轟擊角度正好的氮原子才能夠擊破碳籠，剛好耗盡氮離子能量，而後碳籠又自己修復好，才能得到氮內嵌富勒烯；而把這生產出來的不到萬分之一的氮內嵌富勒烯從其他C60中分離出來並純化，也是一個極其艱巨的任務。最後，內嵌有氮原子的富勒烯不太穩定，保存起來也非常困難。
「一個單個的氮原子非常容易活潑，如果沒有富勒烯C60這個碳籠對他進行保護，瞬間就會與其他物質反應，所以是一個極其不穩定的自由基。」王春儒說，「將氮原子放進富勒烯碳籠裡面之後，如果沒有外界的打擾，它就會長期保持穩定；而如果一旦受到光、熱等因素的影響，它就會從籠子裡跑掉,所以保存氮內嵌富勒烯必須避光和低溫。」
或將開啟手機導航革命
牛津大學碳材料設計公司創始人、納米材料科學家基裡亞克斯·波爾菲拉基斯博士說：「內嵌富勒烯材料將被用來製造小型可攜式原子鐘。想像一下可以隨身攜帶在智慧型手機裡的微型原子鐘，這是下一場手機革命。」
事實上，他所說的革命應該是手機導航的革命。「據我理解，他所謂的手機革命實際上是指該種材料用於手機導航定位的功能，它能夠提高手機定位精度，用於手機高精度定位。」 王春儒說，「導航定位與時間的精度密切相關。基裡亞克斯·波爾菲拉基斯博士的意思是將高精度的氮內嵌富勒烯原子鐘內嵌到手機裡面，可能會將手機的GPS導航精確到1毫米，如果真的能夠實現，確實稱得上是手機導航的革命。」
應用領域尚待開發
據王春儒介紹，由於這種氮內嵌富勒烯材料如此昂貴，現在能應用的領域其實也很有限，必須是不可替代的應用才能夠體現其價值。現在能想到的最主要的應用就是高精度定位，在其他領域很難想像的到能將這種材料用於大規模應用。
「其實十幾年前，歐洲國家就曾經投入大量資金用於這種內嵌富勒烯材料的製備與分離，那時主要是用於量子計算機的研製，但是主要因為這種材料特別難製備和穩定性較差，所以一直沒有付諸實用。」 王春儒說，「英國科學家研發的氮內嵌富勒烯材料能夠製作高精度的原子鐘，理論上是有可能的。但是我認為這也不是短時間內能夠實現的技術，可能還需要很長一段時間的發展，比如如何克服這種材料怕光怕熱的特性，在原子鐘的製備和使用中一直保持材料的穩定，至關重要。」