富勒烯的形态和应用

富勒烯和内嵌富勒烯的应用
具有生物活性的水溶性富勒烯类物质
O OH HN O O HN OH O
2015-5-7
对HIVP的抑制
J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6506 ， J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6510 ， J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 7918 Bull. Soc. Chem. Jpn. 1996, 69, 2143-2151
谢谢在座的老师和同学们！ 欢迎同学们将来加盟化学所！
2015-5-7
19K 22K 25K 29K 47K
Room temperature
2015-5-7
滤光片
100.0
Transmittance (%)
10.0
A B C D E F G H
1.0
I
J
K
0.1 200 300 400 500 600 700 800 900
Wavelength (nm)
2015-5-7 Light transmission spectra of ethanol solutions of HxC60[NH(CH2)6OH]x (1). Path length: 1.0 cm. Concentration (mg/mL): (A) 0.090, (B) 0.179, (C) 0.358, (D) 0.716, (E) 1.432, (F) 2.864, (G) 5.728, (H) 11.456, (I) 22.913, (J) 45.825, (K) 91.650
化学所开放日，2007年9月23日
富勒烯的形态和应用
Chun-Ru Wang （王 春 儒）
中国科学院化学研究所 分子纳米结构与纳米技术重点实验室
2015-5-7
报告提纲
• 富勒烯和内嵌富勒烯简介
• 富勒烯和内嵌富勒烯的合成分离
• 富勒烯和内嵌富勒烯的应用
2015-5-7
富勒烯和内嵌富勒烯简介
Cullinan
MRI in a hospital
2015-5-7
The magnet
What can we see?
富勒烯和内嵌富勒烯的应用
磁共振造影剂 Gd@C82(OH)x
a. 低毒
b. 高效 可早期检测肿瘤
2cm 0.5cm
c. 生物器官靶向造影
166Ho@C -抗癌抗体 82
高效化疗
2015-5-7
磁共振造影剂的研究
C60与催化固氮
1 + NaY. Nishibayashi, O4 + N2 → NH et3al. Nature, 2004, 428, 279 2S2 2015-5-7 (yield in 33%)
中科院化学所富勒烯实验室
累计投入约300万元
2015-5-7
是国内最大的金属富勒烯生产与分离实验室！
C82
C84 ………
2015-5-7
Nature 318 (1985) 162
W. Krä tschmer et al., Nature 347 (1990) 354
Sc2@C76
La2@C80 Tm@C82
富勒烯同分
Ca@C82, Sr@C82, Ba@C82, Sc@C82, Y@C82, La@C82, Ce@C82, Ho@C82, Pr@C82, Nd@C82, Sm@C82, Eu@C82,
Hope
2015-5-7
碳的存在形态
富勒烯和内嵌富勒烯简介
2015-5-7
富勒烯的大小
富勒烯和内嵌富勒烯简介
Fullerenes C60 C70 C76 C78 C80 C60 H.W. Kroto et al., Endohedral fullerenes N@C60 La@C72 Sc2@C74
富勒烯和内嵌富勒烯的应用
纳米电子 (二极管）
diode Klingler et al., JCP 115, 7215, 2001
2015-5-7
富勒烯和内嵌富勒烯的应用
纳米电子 (三极管）
Park et al., Nature,
2015-5-7
407, 57, Fra Baidu bibliotek000
富勒烯和内嵌富勒烯的应用
富勒烯的各种形态
2015-5-7
富勒烯的各种形态
富勒烯一维聚集体
2015-5-7
富勒烯的各种形态
富勒烯二维单分子膜
2015-5-7
富勒烯的各种形态
富勒烯二维分子复合膜
OBOCMC8 (Calixarene)
C60
C60/OBOCMC8
Molecular structures
2015-5-7
Angew. Chem. Int. Ed. （2003, 42, 2747-2751）
异构体
IPR Isolated
C60
C70 C76 C78 C80
1
1 2 5 7
1
1 1 3 2
Gd@C82, Tb@C82, Dy@C82,
……….. Sc2@C82, Y2@C82, HoTm@C82, ……….. Er3@C82
C82
C84
2015-5-7
9
24
1
9
………..
Sc4C2@C80, Sc3N@C80, Sc2ErN@C80 ………..
富勒烯的各种形态
a)
c)
e)
b)
d)
f)
2015-5-7
I
密实纳米线
II 实壁纳米管
III 多孔纳米线
IV 多孔壁纳米管
2015-5-7
富勒烯和内嵌富勒烯的应用
富勒烯纳米复合材料
2015-5-7
富勒烯纳米复合材料
润滑油添加剂
2015-5-7
富勒烯和内嵌富勒烯的应用
Magnetic Resonance Imaging (MRI)
2015-5-7
Adv. Mater. 18, 2884–2889 (2006)
Fig.2 Absorbance spectra of fullerenes Nature Materials 6，497，(2007)
富勒烯和内嵌富勒烯的应用
高温超导
Compound Tc
K3C60 K2RbC60 KRb2C60 Rb3C60 Cs3C60
纳米电子 (开关）
S
Sc
Sc2C2@C84
e e
Sc
N
Sc3N@C80
2015-5-7
谱
学
研
究
2015-5-7
富勒烯修饰的STM针尖
谱
学
研
究
2015-5-7
有机太阳能电池
地球每天接受165,000 TW的太阳光！是最清洁 的能源。
地球与太阳
2015-5-7
有机太阳能电池
2007: 6.5% 2006: 4.4% 2005: 3.8% 2001: 2.5%
富勒烯的各种形态
Ca@C50
La2@C80
2015-5-7
富勒烯的各种形态
内嵌富勒烯
Ca@C50
La2@C80
Y· C82
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Sc3N· C80 Sc2C2· C82
富勒烯的各种形态
杂富勒烯
2015-5-7
富勒烯的各种形态
富勒烯衍生物
2015-5-7
富勒烯的各种形态
富勒烯晶体
2015-5-7
富勒烯和内嵌富勒烯的应用
X射线对比剂
2015-5-7
Dorn, H. C., Nano Lett., 2002, 2, 1187-1190
生物医学应用
2015-5-7
生物医学应用
C60-压电晶体葡萄糖传感器可以探测水溶 液中3.9X10-5M的葡萄糖，使用寿命长达3 个月
葡萄糖传感器
2015-5-7
富勒烯和内嵌富勒烯的应用
富勒烯-肽对DNA的光催化选择性裂解
J. Med. Chem. 1994, 37,4558
Triple-helix-forming fullerene-DNA conjugate 4 (coded with purple color), its 3D binding model with target DNA (coded with blue, green, and orange), and site-selective 2015-5-7 photocleavage of DNA (as indicated by arrows and coded with orange).
富勒烯的发现
The diameter of this C60 molecule is ~7Å, providing an inner cavity which appears to be capable of holding a variety of atoms.
2015-5-7
Kroto, H. W. et al. Nature, 1985, 65, 162.