第一部分(2 / 3)

美國科學家則發現,C60具有保護腦細胞的作用,可望用它製造治療中風等疾病的藥物。美國華盛頓大學醫學院的一個科研小組把它進行了改造,使其能溶於水,再將它的水溶液注入老鼠體內,結果發現該水溶液能吸收可引起機體功能退化的自由基,並能夠防止腦細胞因缺少氧和葡萄糖而解體。研究人員解釋說,C60是一種中空的大型無機分子,因而能吸引機體內的一些有害分子。

除了對巴基球本身進行研究之外,人們還對許多其他類似巴基球的分子進行了研究。日本國立材料和化學研究所同日產公司合作,通過計算機模擬,得出了有可能用60個氮原子合成類似巴基球結構的N60分子的結論。計算機模擬的結果顯示,N60分子與C60分子會有相似的結構,但穩定性較差。具體合成過程中,或許需要對氮氣進行冷凍或加壓,然後運用高強度激光照射,由此產生的分子團可能會具有強烈的揮發性,在受熱情況下瞬間恢複氣體狀態,並釋放出大量的能量。參與研究的科學家設想,利用這些性質,N60分子可能會成為具有商業化應用潛力的炸藥或火箭燃料。計算機模擬也表明,N60分子如果用作火箭燃料,產生的動力會比目前火箭中使用的液態燃料高出10%。

巴基球研究可能對解開宇宙形成之謎提供答案。美國科學家在隕石中發現了巴基球。這一成果證實了最早在實驗室中發現並合成的球狀結構碳分子在自然界中同樣存在,它是繼金剛石和石墨後人們發現的碳的第三種同素異形體。這塊名為“阿連德”的隕石1969年落於墨西哥境內。美國夏威夷大學和美國宇航局的科學家在研究中首先用酸對隕石碎片樣品進行了脫硫處理,然後將這些殘渣放人有機溶劑,最終分離出球狀碳元素,他們在英國《自然》雜誌上詳細介紹了有關的研究過程。科學家早先在隕石坑周圍的沉積物中就曾發現過球狀碳,但科學家們在“阿連德”隕石中發現的球狀碳不僅包含大量C60和C70,而且還有從C100到C400等一係列原子數更高的碳分子結構,據悉,在自然界發現原子數如此之高的球狀碳分子尚屬首次。科學家們指出,“阿連德”隕石中存在球狀碳,這對研究該隕石形成時期,太陽係中原始星雲和塵埃物質的狀況將有所幫助;另外,新發現也意味著在研究地球早期形成曆史時,可能應考慮該種特殊結構碳分子所起的作用。因為空心籠狀的這些碳分子具有較強的吸附氣體能力,攜帶球狀碳的隕石落到地球後,不僅可為地球帶來碳元素,而且也有可能對地球大氣構成產生相當大的影響。

科學家還用巴基球搞起了藝術晶。在1998年世界杯足球賽期間,德國化學家突發奇想,在分子水平上製造了一座“大力神”金杯複製品。這一微型金杯最終被慷慨地贈與冠軍得主法國隊。微型“大力神”杯由單分子製成,高僅為3納米,還不到高36厘米的真正“大力神”杯的億分之一。作為國際足球界最高榮譽的象征,“大力神”金杯圖案由兩個大力神背對背高舉雙臂,背托一個地球而構成的。德國埃朗根-紐倫堡大學化學家赫希及其學生在研究中發現,一些具有特殊形狀的分子,可成為在微觀尺度上製造“大力神”杯複製品的理想材料。赫希等利用被稱為“巴基球”的C60分子來模擬“大力神”杯中的地球圖案,“巴基球”分子結構呈空心籠狀,酷似微型足球。而微型“大力神”金杯底座則由一種杯狀分子製成。赫希認為,這一特殊的結構很可能在科學上也能找到用途。他介紹說,光照射至“巴基球”分子後,會產生單電子而進入製造底座的杯狀分子。如果能俘獲這一單電子並將其引入電通路,那麼分子“大力神”杯有可能用來製造新型太陽能電池。

巴基球如此神奇,可是要想製造它們就不那麼容易了,迄今為止這種神奇的小球的價格還是遠遠超過了黃金。這就為科學家們提出了新的挑戰,促使他們尋找新的製造方法。盡管還不知道新方法將是一個什麼樣的過程,但是科學家們相信一定會找到這種新方法的。如果真能在工廠裏大量生產,那也將是令人震驚的,如果你考慮到它的無數用途,其中包括用作其他分子之間的“分子導線”(用來製造新一代小型化學傳感器)、用作能“感覺”物體表麵單個原子結構的納米探頭的頂端(用來測試超純矽芯片的質量)以及用作理想的結晶基。

在對巴基球熱火朝天的研究中,中國科學家也不甘落後。他們采用計算的方法對巴基球的分子結構進行了精確的計算,得到的數據對實驗非常有價值。

近年來,我國科學家在C60的製備與分離技術方麵也取得重大進展。中國科技大學設計建成的合肥國家同步輻射實驗室的光譜實驗站在C60真空紫外吸收光譜的研究中取得令人鼓的成果。對C60的研究是國際上繼“超導熱”之後的又一熱門課題,這個實驗站獲得的階段性成果在國內外均是首創性的。複旦大學、上海原子核研究所等單位組成的C60課題攻關組,自行設計並建立的這套C60製備裝置,其含量穩定在15%左右,最高可達18%,日生產能力為30至35克。他們對分離方法做了重大改進,用新工藝可分離得到純度995%以上在的C60。

巴基球奇妙的結構和神奇的性質激發了科學家們的靈感,使他們不斷地感知到微觀世界的奧妙,種種奇思妙想也同時應運而生,神奇的納米世界的大門終究會被我們人類一點一點地打開。

什麼是納米

在某一期“幸運52”中,活潑幽默、妙語連珠的主持人李詠硬是把“納米”和“大米”連在了一起。從現場觀眾那前仰後合的大笑中,我知道大家都明白了,最普通的、人人都需要的“大米”和最先進的、科學家競相研究的“納米”有著本質的不同,把兩者放在一起,使人體會到什麼是強烈對比。

據說還有種田的農民打聽納米的種子在哪裏可以買到,他們準備種一種試試。

可是納米究竟是個什麼東西呢?,其實“納米”這個詞是由英文nanometer翻譯的。納米和我們日常生活中用的米、厘米一樣都是長度單位,隻不過這個長度單位要比米小得多,1納米隻有一米的十億分之一,就是說把一米平均分成十億份,每份就是1納米。我們經常用“細如發絲”來形容纖細的東西。其實人的頭發的直徑一般為20到50微米,而納米隻有1微米的千分之一!如果我們做成一個隻有1納米的小球,把這個小球放在一個乒乓球上麵的話,從比例上講就好比把二個乒乓球放到地球上麵去,你能想像出1納米的長度嗎?大家知道原子是非常非常的小,實際上千個納米裏麵能排三五個原子。大家熟悉的血紅蛋白分子有67納米,而一些病毒的大小也隻有幾十納米。研究納米尺度的物質就要經常和一些肉眼看不到的微小物質打交道。