日成功對籠狀碳分子進行「手術」

新華社電 日本科學家使用有機化學合成的方法，成功地對富勒烯進行「分子手術」，往這種籠狀碳分子中裝入了氫分子。

這是科學家首次完全用化學方法生成裝有氫分子的完整富勒烯分子。使用這一方法，還可能製造出裝有金屬原子或某些小分子的富勒烯。與傳統的物理方法相比，新方法生產效率更高，更易於控制。

這項研究是京都大學化學研究所小松紘一教授及其同事作出的，有關論文發表在最新一期美國《科學》雜誌上。

富勒烯是由碳原子形成的一系列籠狀分子的總稱，其中最常見的是由60個碳原子形成的球形籠狀分子，稱為碳60。它是一種典型的納米材料，直徑約1納米(1納米等於十億分之一米)。

富勒烯分子是空心的籠子。籠子裡裝有其他原子和分子時，富勒烯會展現出獨特的性質。這類被稱為「內生富勒烯」的分子對基礎研究非常重要，並在半導體材料、醫藥等方面有巨大的應用潛力。

以前只能用物理方法生成內生富勒烯，例如使金屬原子和碳原子一同蒸發，或對氣體進行高溫高壓處理。這種方法很難控制，而且產量極低，往往費盡心力只能生成幾毫克產品。產量低的局限嚴重阻礙了對內生富勒烯的研究。

「分子手術」是用化學方法在富勒烯分子上打開缺口，將氫分子等裝入其中，再用化學方法使缺口閉合。此前有科學家曾在碳60分子上打開一個14條邊、近似橢圓的缺口，裝入氫分子，但沒有「縫合」這個「手術傷口」。小松紘一的研究小組首次完整地進行了「分子手術」，通過化學反應在碳60籠子上打開缺口、裝入氫分子，並使缺口閉合。

研究人員首先通過三個階段的化學反應，在碳60分子上打開一個13邊形的缺口，將這種開口的「籠子」放入高溫高壓的氫氣槽後，氫分子就進入其中。由於這個缺口更接近圓形，裝入氫分子的效率很高。隨後，經過三個階段的化學反應，使缺口縮小到8邊形。最後再在真空中加熱，完全關閉該分子缺口，這樣就完成了裝入氫的內生富勒烯分子。

小松紘一表示，他的下個目標是把金屬原子裝入富勒烯分子。名古屋大學教授篠原久典對這一成果給予了很高的評價，他說：「這是首次用化學手段控制整個過程，並在富勒烯內部裝入分子，這非常難得並且讓人讚嘆。」

富勒烯已投入批量生產，如果有關研究進展順利，將可能大量生產裝有金屬原子的內生富勒烯，這將是納米技術領域的一個突破。