化学界讲团簇,体育上聊足球;数学中讲几何,文学上聊庄子

郑兰荪院士来我校科普1996年诺贝尔化学奖--富勒烯C60的发现
文章来源: 发布时间:2019年01月18日 点击数: 字体:

 郑兰荪院士来我校科普1996年诺贝尔化学奖--富勒烯C60的发现

       错过现场的朋友们,进来看看吧!

2018年12月28日下午4点,中国科学院院士、973计划项目首席科学家厦门大学郑兰荪教授作为富勒烯研究过程的见证者,于学校礼堂为我校师生带来了一场关于“富勒烯C60的发现”的科普讲座。

 “化学界讲团簇,体育上聊足球;数学中讲几何,文学上聊庄子”

 

斯莫利(Richard E.Smalley),美国化学家,生于1943年。美国得克萨斯州休斯顿赖斯大学研究人员。他设计出的激光一超声速束光仪,可气化几乎所有已知物质,以便用来研究产生的原子束或分子束。1985年9月在一系列实验中,他与克罗托、柯尔一起在氦气中气化石墨,产生碳原子束。从而发现了具有特殊结构的碳60。他们取设计类似碳60结构穹顶的著名建筑师富勒的名字,命名碳60为“富勒烯”。为此,他与克罗托、柯尔三人共获1996年诺贝尔化学奖。

                                  (斯莫利和柯尔,以上图片来自学科网)

每一个伟大的科学发现背后都有一个美丽的故事。郑院士通过对Smalley,Curl,Kroto三位科学家对富勒烯的探索历程叙述,立足科学,深入浅出地向大家介绍了富勒烯的结构特征。作为原子团簇方面的专家,郑院士开场便以原子团簇的概念解释其稳定性,并介绍了“超生分子膨胀”及“飞行时间质谱”等相关知识是同学们对其形成有进一步的认识。为什么C60结构很高?为什么奇数C无法被看见?这些问题通过数学欧拉定理的结合得到了解释。郑院士提出,富勒烯目前的应用并不算广泛,但它的未来值得展望,科学家们将在它的用途上继续摸索。

“我可以教给你所有的知识,但是我不能教给你Sense of science.”这是Smalley教授对郑院士所讲的,也是他想告诉我们的。科学意识在科学探索中有着无可取代的作用,而这来源于大家对科学的思考。郑院士希望同学们通过这堂特别的课,不仅可以了解到富勒烯,更可以感悟科学探索的精神。最后,同学们提出了“N60是否存在”等问题,郑教授耐心解答,更让大家领略了他作为一名教师的风度。讲座结束,大家将最热烈的掌声送给科学家郑院士,表示由衷地感谢与崇高的敬意。

 

    【编者补录】分子由多个原子键合在一起。这些原子可以是不同的元素,比如水(H2O),也可以是同一元素,比如氧气(O2)。由单一元素构成的分子也不局限于一种形态。例如,氧可以形成臭氧(O3),和氧气形态不同。氧气和臭氧就是氧元素的两种同素异形体。氧还有另外两种同素异形体O4 和O8 ,不过并不常见。

     这些跟碳比起来就是小巫见大巫了。碳有10多种不同的同素异形体。和氧不同的是,这些同素异形体并不仅仅是在分子数目上不同,而是在结构上具备根本性差异。举例来说:

    金刚石—最受青睐的碳同素异形体,以碳分子四面体键合成的格状形态存在。

    石墨—在铅笔芯中普遍存在,堆积排列方式呈六边形棋盘格状。

   石墨烯—因其种种创新性特质为人称道,存在形式仅为一层石墨。

   富勒烯—以各种“3-D形状”存在。由60个碳分子组成的富勒烯是其中的一种形式。这60个分子可以排列为点缀着12个五边形的20个六边形。能想象出这个画面吗?这和普通的足球是一模一样的形状,区别在于富勒烯是空心的,生产商也不是阿迪达斯。

    用60个碳原子组成一个分子,首先需要至少60个碳原子。有两种方式可以得到60个这样的原子。方法一,可以从一群更小的含有碳原子的分子入手,将它们键合在一起;方法二,将含有超过60个碳原子的大分子打散再捕捉。

 

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