分子拓扑学的出现.pdfVIP

科技文化：專 論 分子拓撲學的出現 碳60及相關結構的奇妙新世界 ● 徐文光 一 　 歷 史 回 顧 1985 University of Rice H.W. Kroto 年，於美國萊斯大學 （ ）訪問的克魯圖 （ ） 與他的同事們利用激光撞擊石墨的方法發現了碳60這種新穎的籠狀分子。但對 於克魯圖而言，其後五年卻是他學術生涯中最艱困的時刻。因為碳60的訊號在 飛行時間質譜中雖然強而明顯，但因無法大量合成此種分子，故分析工作無法 University of 進行。他到處奔波，極力尋找贊助經費，以求在英國瑟息斯大學 （ Sussex ）建立實驗設備，做進一步的研究。但保守的英國學界對碳60反應冷淡， 就連偌大的歐洲竟亦少有人重視這項發現，使他一度有意放棄這項工作。 儘管如此，碳60的基本理論，例如電子結構、熱力學穩定性、化學反應、 University of 結晶構造等研究在這五年中已經大體底定，其中以愛塞特大學 （ Exeter P.W. Fowler ）的浮勒 （ ）貢獻最 1 60 圖 　最早發現碳 的克魯圖 大。他提出了一個至今被視為典範的 isomer law 異構體原則 （ ），用以解釋碳 fullerenes 素籠狀分子 （ ）能穩定存在的 幾何因素。至於美國，則較少經費 困 擾 ， 因 此 萊 斯 大 學 的 史 莫 利 R.E. Smalley （ ）能網羅精英，他的研究 組因而漸漸居於領導地位。亞洲地區 對碳60 的研究起步較晚，但卻有驚人 表現。例如日本的NEC研究組幾乎囊 1991-93 carbon cluster 括 年間對碳蔟 （ ） c a r b o n 另一結構系列，即碳微管 （ nanotube）研究的重大突破與貢獻。至 碳 60 及相關結構的奇妙新世界 93 於台灣，碳60的研究直到1992年方才有台灣大學化學系的牟 中原、陸天堯等人 投入 。 1990 W. Krätschmer Donald 年，德 國的克拉舒末 （ ）和美國的 哈夫曼 （ Hoffman）用簡單的電熱阻石墨裝置第一次大量合成碳60及碳70等分子，這才真 正開啟了碳籠分子科學的大 門 ，隨之而來的分析工作、合成方式 、有機反應及 應用科學都如雨後春筍般冒頭 。這樣 ，一個奇妙的新世界——分子拓撲學的世 界，就在無限驚訝 的科學家眼前展開了1 。 二 　 一 日 千 里 的 進 展 一旦碳60和相關分子可以大量合成，它就頓時成為研究焦點 。在許多工作 者 日夜不懈 的努力之下 ，短短數年之內各方面的研究就獲得 了驚人進展 。首 先 ，是其電磁和熱力學性質的闡明。 1991 60 stoich isometric 年，貝爾實驗室利用鉀對碳