C60晶体(Fullerite)

【晶体结构】等轴晶系，立方面心格子；a₀=1.402～1.417nm。

晶体结构特点为：60个C以介于金刚石中的C—C键和石墨层内中的C—C键之间的过渡性质键性相联，共计有90个C—C键，所形成的C₆₀分子表面网架含有20个六边形和12个被隔开的五边形(图Z-10(a))。球的直径约0.7nm，球体内外表面分布着π电子。这样的球状C₆₀分子以等大球立方最紧密堆积形式形成C₆₀晶体，所以C₆₀晶体具有立方面心结构，每个晶胞中含有4个C₆₀分子，C₆₀分子之间以范德华键结合。C₆₀分子可以在格点上自由转动，这导致它成为继硅、锗和砷化镓之后又一种新型半导体材料。

【形态】C₆₀单晶形态为立方体{100}与八面体{111}的聚形，见图Z-10(b)。

图Z-10C₆₀的分子结构与晶体形态

(a)C₆₀分子形状(引自张志三，1991)；

(b)C₆₀晶体形态(引自张阳等，1997)

【物理性质及应用】特殊的结构特点决定了C₆₀具有非常特殊的物理性质与应用价值。首先，C₆₀晶体具半导体性能；其次，最引人注目的是掺杂C₆₀的超导性，例如：掺钾后的C₆₀具有18K的超导临界温度，掺铷后的C₆₀超导临界温度又提高到了30K。此外，C₆₀分子的每个碳原子在笼外挂上一个氟原子，形成C₆₀F₆₀衍生物，则是一种超级耐高温(～700°C)润滑剂，可视为“分子滚珠”；将锂原子注入C₆₀笼内，可制成抗大气腐蚀的高效锂电池，等等。

总之，奇特的C₆₀分子结构导致其非凡的物理性能。但是，这种奇特的结构形态不仅是绿菌场上使千万人着魔的足球形态，而且也是一种完善的力学和生命体结构，因为一些球形建筑物、一些病毒、胚泡等都具有这种类似的结构形态。