[科普中國]-巴基蔥

巴基蔥(buckyonion)是指由碳原子構(gòu)成的多層同心球狀結(jié)構(gòu)，以其形似洋蔥故名。這種碳的存在形態(tài)為巴西同步加速器國家實驗室的烏噶(D·Ugarte)于1992年首先發(fā)現(xiàn)。巴基蔥最多可達數(shù)十層，層與層之間的距離固定為0.34nm，與多層碳納米管層與層之間的距離相同。

簡介巴基蔥(buckyonion)是指由碳原子構(gòu)成的多層同心球狀結(jié)構(gòu)，以其形似洋蔥故名。這種碳的存在形態(tài)為巴西同步加速器國家實驗室的烏噶(D·Ugarte)于1992年首先發(fā)現(xiàn)。巴基蔥最多可達數(shù)十層，層與層之間的距離固定為0.34nm，與多層碳納米管層與層之間的距離相同1。

巴基蔥的形成用電弧法制備碳納米管所得陰極沉積物的芯部，除含有納米管外，還含有石墨微粒及無定形碳。這種石墨微粒的一部分就是多面體形的巴基蔥，這種巴基蔥在電子顯微鏡的高能電子束的轟擊下可轉(zhuǎn)變?yōu)榈湫偷那驙畎突[。烏噶正是用這種辦法，在電子顯微鏡下完成了他的里程碑式的發(fā)現(xiàn)的。

球狀巴基蔥的生成過程球狀巴基蔥的生成過程表示在附圖上。圖中1-4為在石墨電極之間電弧放電中生成多面體形巴基蔥的過程，5-8為角狀蔥在高能電子束的轟擊下生成球狀蔥的過程2。

巴基蔥的微觀形態(tài)與電學特性自從Kroto等發(fā)現(xiàn)C60，Iijima等人從碳灰中觀察到碳納米管以來，富勒烯的家族日益增大，I-ijima等首先在用碳黑的電弧真空蒸積法的生成物中，用高分辨電鏡觀察到了類洋蔥結(jié)構(gòu)的石墨顆粒，稱其為巴基蔥，此后，許多人對巴基蔥進行了研究，但大多數(shù)停留在制備和結(jié)構(gòu)分析上，一般富勒烯類材料是由高溫的碳蒸氣，如利用脈沖激光加熱、電弧法和高頻誘導加熱等辦法得到的產(chǎn)物中獲得，Ugarte在TEM實驗中用強電子束輻照碳灰顆粒也制備了巴基蔥，并觀察到巴基蔥的生長過程。巴基蔥是由石墨片構(gòu)成的多層類球體，層與層的間距根據(jù)制備材料與條件的不同有0.206nm (符合金剛石(111)面晶格參數(shù))和0.335nm(符合石墨(001)面的層與層間距)。巴基蔥是可以通過一定工藝制備條件獲得的納米粒子，在單電子器件的研究方面是有應(yīng)用潛力的，以往對巴基蔥的研究一般都是在真空下進行的。在大氣室溫下獲得了掃描探針顯微鏡(SPM)的掃描圖像，對巴基蔥的微觀形態(tài)作了分析，并研究了巴基蔥的電學特性。

巴基蔥作為可以通過一定工藝制備條件獲得的納米顆粒，在單電子器件的研究中具有很大潛力。用直流弧光放電制備巴基蔥的方法，在大氣室溫下用SPM 觀測了巴基蔥的微觀形態(tài)，發(fā)現(xiàn)個體巴基蔥聚合體存在兩種形狀：“熊掌”形和“葫蘆”形。它們的軸向呈現(xiàn)較嚴格的一致，存在成串的巴基蔥聚合體。產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因是因為HOPG表面臺階的存在，在大氣室溫下組裝單電子器件是未來單電子器件發(fā)展的必然趨勢，在大氣室溫下測定了巴基蔥在金(111) 表面的電學特性，表明巴基蔥為半導體特性3。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學