生命化學的基礎—碳

碳是地球生命生物學的支柱

它可以與其他元素，特別是氧，氫和氮（例如核酸，酶，蛋白質，碳水化合物等）結合的複雜分子的形式。碳也是傳統能源的主要組成部分。並且含有碳的材料具有廣泛的性質。

這些屬性是基於以下的一些基本原因：

首先，碳原子可以通過形成共價鍵與許多不同類型的原子（包括其他碳原子）鍵合。這有助於形成長鏈的原子。這一特徵造就了各種碳同素異形體;即金剛石，石墨，石墨烯，玻璃碳和富勒烯，都顯示出不同的性質。其次，也是最重要的，碳的性質是通過共享不同數量的電子，與其他碳原子強有力地結合。事實上，這種強大的凝聚力是生命所必需的最穩定的生物化合物的原因。這也就是為什麼碳，被視為生命化學的基礎。

在知道了碳所擁有的多功能性，我們接著來討論其納米級的同素異形體—富勒烯。

富勒烯：碳基納米結構的通用名稱是「富勒烯」。富勒烯的存在形式很多，有空心球、橢球體或管形式的碳組成的任何中空的單質分子，都能稱做富勒烯。富勒烯單質在結構上與由石墨烯堆積而成的石墨相似。在二維的平面上，碳原子相互連接成五角形，六角形，有時七邊形環。

富勒烯是由Robert F.Coll，Jr. Harold W.Kroto，James Heath，Richard E.Smalley和Sean O"Brie在1985年，通過質譜儀實驗發現。它是由60個碳原子組成的圓頂形空心球。富勒烯的英文名Fullerene中的後綴「ene」表示每個碳（C）原子通過一個「雙鍵」與三個原子共價鍵合。

球形的富勒烯也被稱做巴基球（巴吉明斯特球）是以著名的建築師Richard Buckminister Fuller來命名的。他在1968年蒙特利爾世博會上設計的美國館與之後被發現的球形富勒烯分子相似。同時由於球形富勒烯類似於現代足球中使用的足球，因此也被稱為「巴基球」。它的單體直徑約為1納米。

現在發現，富勒烯存在於煙塵和閃電放電時的空氣中。而在2010年，美國宇航局的科學家發現，C60出現在距離恆星周圍6500光年遠的一片宇宙塵埃中。有一種論調認為，是來自太空的巴基球為地球上的生命提供了種子！

目前科學家製備了多種的，擁有不同碳原子數的巴基球，從最小的團簇C20、C60、C70，C76，C86乃至最大的C840，巴基球的家族異常龐大。我們目前使用的最多的便是C60。但是，由於C原子之間的特殊鍵合，在製備一種單一的巴基球時，很容易的就生成了另一種巴基球的副產物。因此單一種類的富勒烯對科學家的製備是一個挑戰，因而目前富勒烯的價格非常昂貴。

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