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【資料圖】

日本京都大學的研究人員對完全由碳原子組成的球形分子（稱為富勒烯）的獨特化學特性有了新的認識。他們通過制造分子的扁平碎片做到了這一點，這些碎片令人驚訝地保留甚至增強了一些關鍵的化學特性。該團隊在《自然通訊》雜志上發表了他們的發現。

即使沒有富勒烯的對稱性和曲率，所設計的保持五邊形子結構的扁平富勒烯片段也顯示出與富勒烯相同的電子接受特性。資料來源：YAP有限公司

綜合細胞材料科學研究所（iCeMS）的小組負責人深澤愛子說："我們的工作可以在廣泛的應用中帶來新的機會，例如半導體、光電轉換裝置、電池和催化劑。"

Buckminsterfullerene（或簡稱"buckyball"）是一種分子，其中60個碳原子結合在一起，形成一個球形。它因與著名建筑師巴克明斯特-富勒設計的測地穹頂結構相似而得名，其獨特的結構不斷引起科學家的興趣。巴克明斯特-富勒烯和相關的具有不同數量碳原子的球形碳簇被俗稱為富勒烯，是以富勒的姓氏命名的。它們最吸引人的特征之一是接受電子的能力，這一過程被稱為還原。由于其接受電子的特性，富勒烯及其衍生物已被廣泛地研究為有機薄膜晶體管和有機光伏中的電子傳輸材料。然而，與其他傳統的有機電子接受體相比，富勒烯是一類反常的材料，因為它們對接受多個電子具有強大的能力。

理論化學家們提出了三個可能的因素，這些因素可能是富勒烯的電子接受能力背后的原因：整個分子的高度對稱性，其碳原子的金字塔式排列的鍵，以及分布在六元環中的五邊形子結構的存在。

京都團隊重點研究了五角環的影響。他們設計并合成了扁平的富勒烯片段，并通過實驗證實，這些分子可以接受多達與其結構中五元環數量相等的電子而不發生分解。

深澤說："這一驚人的發現突出了五邊形子結構對于產生穩定的多電子接受系統的關鍵意義。"

實驗還顯示，與富勒烯本身更有限的吸收能力相比，這些碎片顯示出更強的紫外線、可見光和近紅外光的吸收能力。這可能為光化學帶來新的可能性，例如利用光來啟動化學反應，或開發光傳感器或太陽能系統。

該團隊現在將探索他們的扁平富勒烯碎片在與電子轉移過程相關的大量應用中所擁有的可能性。在僅由碳組成的分子中獲得如此高的電子接受能力是不尋常的，避免了在碳基框架上引入其他吸電子的原子或功能團的典型要求。然而，繼續探索加入其他原子或化學基團的效果，可能會產生對化學特性的額外控制和多功能性。

深澤說："我們希望通過利用它們的高自由度來探索結構修改的效果，開創我們稱之為超級電子接受碳氫化合物的科學和技術。"