化学中国@www.chemcn.org 1985年英国萨塞克斯大学(University of Sussex)的波谱学家H.W.Kroto与美国莱斯大 学(Rice University)两名教授R.E.Smalley和R.F.Curl合作研究，发现碳元素可以形成由60个或70个 碳原子构成的有笼状结构的C60和C70分子［1］，这一发现引起 科学界特别是物理学和化学界的强烈反响，成为本世纪后半叶的重大科学发现之一。11年后，三位科 学家因为发现C60并提出其分子结构模型而荣获1996年诺贝尔化学奖。 回顾C60的发现过程，应当承认，确有偶然性的一面，但从人类的认识规律和科学技术发 展背景分析，C60的发现又有着历史的必然性。
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化学中国@www.chemcn.orgBYGchemcnhA1 1 C60发现的偶然性
化学中国@www.chemcn.orgBYGchemcnhA1 Kroto是英国萨塞克斯大学的波谱学家，而Smalley和Curl都是美国莱斯大学的教授。 1984年春天，Kroto和Curl参加了在美国德克萨斯州奥斯汀举行的分子结构会议。会议期间， Curl向Kroto介绍了Smalley和他的学生共同设计的激光超声团簇发生器。Kroto对这套装置十 分感兴趣，想利用它开展一些工作。三位科学家之间的合作就这样偶然开始了。
化学中国@www.chemcn.orgBYGchemcnhA1 1985年9月初，Kroto在Smalley的两名研究生的帮助下，开始了关于富碳蒸气中碳链形成的可能性的 研究。他们在惰性气体环境下，用高功率的激光照射石墨表面，照射释放出来的由碳原子构成的碎片 等离子体被氦气流携带通过末端为一喷嘴的杯形集结区，进入一真空室。在杯形集结区内，碎片离子 经气相的热碰撞反应成为新的碳原子簇。这些新生成的碳原子簇随氦气进入真空室，并在那里由于气 体的膨胀而被迅速冷却下来。随后，所有产物进入一个与上述实验装置相连接的飞行时间质谱仪。在 质谱仪上，所形成的含有不同碳原子个数的原子簇及其丰度可以被检测出来。9月4日，令人意想不到 的事情发生了。研究小组在质谱仪上观察到质量较大的碳原子簇所含的碳原子个数均是偶数，其中分 子质量数落在720处的质谱峰信号最强，它恰好对应一个由60个碳原子组成的分子，另外一个相当于 C70分子的质谱峰清晰地出现在分子质量数840处［2］。通过改变实验条件， 他们用Smalley的装置产生的C60是其它任何碳原子簇的40倍。这些实验结果使研究小组 确信C60可以非常稳定地存在。
化学中国@www.chemcn.orgBYGchemcnhA1 在发现C60和C70之后， 确定它们的分子结构就成了当务之急。在热烈的讨论中，Kroto联想起1967年加拿大蒙特利尔万国博 览会中美国展览馆是由五边形和六边形拼接构成的短程线圆顶建筑。Kroto将这一想法告诉小组其他 成员。Smalley经过尝试，终于用20个正六边形和12个正五边形拼成一个60个顶点的C60分 子结构模型。C60分子就以短程线圈顶结构的设计者巴克明斯特*富勒(Buckminster Fuller)的名字命名，称为Buckminsterfullerene简称富勒烯(Fullerene)。C60分子结构 模型的提出使C60研究小组把握住了实验中的意外结果，为整个C60的发现过 程划上了圆满的句号。
化学中国@www.chemcn.orgBYGchemcnhA1 从C60的发现不难看出，偶然性在科学研究中起着提供机 遇的重要作用。对于否定科学研究中偶然性的观点，恩格斯曾经批判道：“必然的东西被说成是唯一 在科学上值得注意化学中国@www.chemcn.org |
