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【科学讲座】王春儒:上帝给人类的礼物——富勒烯和金属富勒烯

201691日,国科大科学前沿进展名家系列讲座Ⅲ第35讲在玉泉路校区阶一4开讲,给2015级同学带来新学期第一次讲座的主讲人是中科院化学所的王春儒研究员。王春儒老师来自人才辈出的分子纳米结构与纳米技术实验室,讲座正式开始前老师邀请大家有时间去他的实验室参观。

   本次讲座的主要内容有:富勒烯与金属富勒烯的发现、结构特性、电子特性、基础研究、应用以及王老师自己团队的研究。

富勒烯于1985年被天文学家研究宇宙星云的构成时发现,在实验室模拟宇宙星际环境用氦气电弧法制得后,研究人员根据碳笼可以容纳金属原子合成了金属富勒烯。进一步对富勒烯结构的研究发现,富勒烯由五元环与六元环组成。遵循欧拉定理,碳笼至少有12个五元环,C20是几何上最小的碳笼;遵循独立五元环规则,每个五元环与五个六元环相连的富勒烯最稳定;内嵌金属富勒烯则可以打破独立五元环规则。除此之外还有用氮原子代替一个碳原子的带自由基的杂富勒烯,用碳纳米管合成的豆荚形物质等等。这些大大扩充了富勒烯及其衍生物的种类。富勒烯有独特的电学特性,可以结合自由基,也可以将多出的电子转移给大分子蛋白质,这也为富勒烯抗氧化产品提供了思路。基于这些结构、电学特性的基础研究有两大方向,一是如何实现工厂化宏量生产,二是如何制成更多种类的富勒烯衍生物。

在介绍了富勒烯及其衍生物的基础研究后,老师重点介绍了它们的应用。富勒烯及其衍生物在润滑油添加剂、太阳能电池、医学造影剂、生物工程基因运载体、军用激光防护镜等方面均有用武之地。尤其是生物医药领域,王老师用广告中常见的语句生动、风趣地介绍了富勒烯及其衍生物在皮肤抗氧化衰老、促进毛囊生长、延长小鼠寿命、攻击恶性肿瘤附近血管内皮细胞等方面的应用。在场的同学们兴致高涨,不断发出会心的笑声。记者甚至听到有化学系的同学笑言自己日后也要从事富勒烯化妆保健品研发。富勒烯的发现来自浩瀚的宇宙,富勒烯及其衍生物的应用又给人们带来一片新的天地。至此,关于富勒烯——上帝送给人类的礼物的讲座推向高潮。

最后提问环节的问题也是朝向富勒烯的应用的。有同学疑惑既然富勒烯及其衍生物有如此广泛的应用,为什么王老师曾提及有很多研究富勒烯的人转向研究碳纳米管、石墨烯,为什么富勒烯的应用离市场化还有距离。对此,王老师认为,研究富勒烯的门槛相对较高,富勒烯的宏量生产仍是市场化的瓶颈。(文/戴雯怡  图/曲云鹏  来源/国科大记者团)

 

延伸阅读:

“科学前沿进展名家系列讲座”创办于20149月,是中国科学院大学为本科生开设的必修课程,同时欢迎研究生与教职工参加,由中国科学院大学本科部主办,讲座召集人为高鸿钧院士。该课程按照数学、物理、化学、生物、材料、计算机六个专业,邀请相关科学领域的院士等知名专家开展专题讲座。通过讲述科学故事、介绍相关学科方向的科学前沿进展,让学生在本科阶段了解不同学科的科研方向与主要进展,拓宽学生的学术视野,为他们最终选择学科专业与专业方向提供丰富的判断依据。

 

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