富勒烯分子因有中空籠狀結(jié)構(gòu)和不尋常的納米特性，被譽為材料界的“納米王子”。這是一類由碳的五邊形和六邊形組成的全碳分子，其可能的結(jié)構(gòu)數(shù)量巨大，但絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定。廈門大學(xué)謝素原教授等完成的新型富勒烯的合成成果，貢獻(xiàn)就在于利用氯原子把它們穩(wěn)定下來。該成果也因此榮獲2015年國家自然科學(xué)獎二等獎。

　　該成果的代表性論文發(fā)表在一些國際知名刊物，被國際同行評價為“開辟了研究這些不尋常的、含相鄰五邊形的富勒烯化學(xué)反應(yīng)、光學(xué)、電子性質(zhì)及其實際應(yīng)用的新道路”。

　　富勒烯的問世距今約有30年。1985年，科學(xué)家在美國萊斯大學(xué)通過質(zhì)譜檢測到含有60個碳原子的碳團(tuán)簇C60，他們推測其結(jié)構(gòu)包含有12個五邊形和20個六邊形，每個角上有一個碳原子。因為這個分子與建筑學(xué)家巴克明斯特·富勒的建筑作品很相似，為了表達(dá)敬意，科學(xué)家遂將其命名為富勒烯。

　　由碳的12個五邊形和若干個六邊形組成的新型富勒烯的可能結(jié)構(gòu)數(shù)量巨大，但在富勒烯的可能結(jié)構(gòu)中，大多數(shù)都會出現(xiàn)五邊形相鄰的情況。這些數(shù)量幾乎可用天文數(shù)字來形容的含相鄰五邊形的富勒烯是非?；顫姷模茈y被捕獲到。過去，科學(xué)家只能在氣相中研究它們，難以在固相條件下研究新型富勒烯。而謝素原教授小組則成功地捕獲了含有相鄰五邊形的新型富勒烯。

　　“我們在新型富勒烯的合成中提出了‘張力釋放’和‘局域芳香性’兩個原理，通過氯化衍生合成了占全世界所合成總數(shù)40%以上的含相鄰五邊形的富勒烯，*為特殊的有C60的同分異構(gòu)體、含三順聯(lián)五邊形的C66、含七元環(huán)的C68，以及相鄰五邊形有利的C72等。這些原本高度活潑而不穩(wěn)定的特殊富勒烯的合成，使C60‘變扁了’，由此證明了三重順聯(lián)五邊形在富勒烯結(jié)構(gòu)組成中具有普遍性，并揭示了‘獨立五邊形規(guī)則’也可能具有例外的情況。此外，應(yīng)用該成果提出的兩個原理我們合成了小富勒烯C56、含三重五邊形直接相鄰結(jié)構(gòu)的C64、含有相鄰五邊形結(jié)構(gòu)的空心高富勒烯C78等?！敝x素原教授介紹說。

　　“我們雖然也使用了通常采用的電弧蒸發(fā)的碳來制備新型富勒烯，但還是多虧了氯原子的介入?！?謝素原表示。通俗地說，他們是用氯原子從外表將富勒烯固定住，這打破了過去科學(xué)家只能在氣相(體)狀態(tài)下研究富勒烯的局限。

　　這一過程聽著簡單，但新型富勒烯成果的取得并非易事。事實上，從2004年開始，廈門大學(xué)的科研人員就已經(jīng)將目光鎖定在氯原子。但從*初目標(biāo)的鎖定到*終成果的問世，經(jīng)歷了長達(dá)8年的時間。這是因為富勒烯的合成產(chǎn)率*低，用十萬分之一來形容一點也不夸張。富勒烯夾雜許多混合物，再加上氯原子后情況就更加復(fù)雜，需要把混合物一個個分離出來。

　　在這一領(lǐng)域，該項目貢獻(xiàn)了基礎(chǔ)研究成果。而新型富勒烯合成距離真正應(yīng)用還有一段很長的路要走。在學(xué)術(shù)界，新型富勒烯的捕獲被認(rèn)為是可以進(jìn)一步定向衍生出功能豐富的富勒烯化合物。如今，國內(nèi)富勒烯(C60、C70)的工業(yè)化生產(chǎn)已達(dá)年產(chǎn)噸級規(guī)模，這使深入進(jìn)行富勒烯的特性研究和應(yīng)用開拓成為可能。富勒烯在太陽能、超導(dǎo)、藥物、微電子等領(lǐng)域都具有應(yīng)用潛力，和我們的生活密切相關(guān)。

　　目前這一成果只是在富勒烯中增加了氯原子，如果將氯原子換成其他的原子會發(fā)生什么情況?這些有待今后科學(xué)家們深入地進(jìn)行研究。