2015年12月，牛津大學碳材料設(shè)計公司(DesignerCarbon Materials)以2.2萬英鎊的價格賣出了第一批“內(nèi)嵌富勒烯”材料，總重量為200微克（相當于一片雪花重量的十五分之一，或者一根頭發(fā)的三分之一）。該內(nèi)嵌富勒烯材料是內(nèi)嵌一個氮原子的C60材料N@C60，該材料以僅次于暗物質(zhì)的第二貴材料（約1億英鎊/克），一時間引起了學術(shù)界和材料界乃至金融界的廣泛的強烈關(guān)注。

　　這種內(nèi)嵌富勒烯可以讓原子鐘縮小成一塊手機芯片的尺寸而制造出小型便攜原子鐘，因此這項科技將會在各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，最顯著的就是對無人駕駛車輛的控制，可以使GPS導航系統(tǒng)精確到1毫米。“也許有一天，每部手機都會用上富勒烯。”

　　最早發(fā)現(xiàn)的富勒烯是由60個碳原子以20個六元環(huán)與12個五元環(huán)連接而成，具有30個雙鍵（C=C）的足球狀空心對稱分子，所以，富勒烯也稱為“足球烯”。

　　由于富勒烯完美的對稱結(jié)構(gòu)、在納米尺度范圍內(nèi)特殊的穩(wěn)定性，以及奇異的電子結(jié)構(gòu)，因此富勒烯在許多高新技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大，其在納米界享有“納米王子”的美譽，是未來二十年最具影響力的新材料之一。

　　富勒烯家族不僅C60一個成員，還有C28、C32、C70、C78、C82、C84、C90、C96等，其中C60和C70是最常見。

　　富勒烯由于其特殊的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，作為一類新興碳納米功能材料，在許多應(yīng)用領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景，如：

　　◆ 生物制藥：診斷試劑、超級治療藥物、化妝品、核磁共振用顯影液。

　　◆ 能源領(lǐng)域：太陽能電池、燃料電池、二次電池。

　　◆ 工業(yè)領(lǐng)域：耐磨材料、阻燃材料、潤滑劑、聚合物添加劑、高性能薄膜、催化劑、人工鉆石、超硬合金、電子粘性流體、印油、高性能涂料、防火涂料等。

　　◆ 信息產(chǎn)業(yè)：半導體紀錄媒介、磁性材料、印刷油墨、特殊用途紙張。

　　◆ 電子部件：超導材料、二極管、晶體管、誘導體。

　　◆ 光學材料：電子照相、熒光顯示管、非線性光學材料。

　　◆ 環(huán)境領(lǐng)域：氣體吸附、氣體儲存。

　　富勒烯結(jié)構(gòu)中最為特殊的性質(zhì)是其碳籠內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)，因此可以在其內(nèi)部空腔內(nèi)嵌某些特殊物種(原子、離子或原子簇)，由此而形成的富勒烯被稱為內(nèi)嵌富勒烯，即是將一些原子嵌入富勒烯碳籠而形成的一類新型內(nèi)嵌富勒烯，如氫、釓、鈧、氮等，大部分是在電弧法制造富勒烯的過程中形成的，也可以通過化學方法將富勒烯打開孔后裝入一些原子或分子。

　　由于其制備條件的極端苛刻、制備工藝的復(fù)雜以及很低的收率，因此內(nèi)嵌富勒烯是一類極為稀有的新型材料，但其獨特的性質(zhì)卻可以使其在一些尖端應(yīng)用領(lǐng)域獲得出色的表現(xiàn)。牛津大學碳材料設(shè)計公司的N@C60就屬于內(nèi)嵌富勒烯。

　　金屬富勒烯是將金屬原子嵌入富勒烯碳籠而形成的一類內(nèi)嵌富勒烯，同一碳籠內(nèi)可以嵌入各種形態(tài)的金屬原子，如單金屬原子、同核或異核雙金屬團簇等。由于金屬富勒烯同時具有金屬和富勒烯的特性，使得它們在電子、能源、生物醫(yī)學等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

　　“金屬內(nèi)嵌富勒烯Gd@C82”

Gd@C82示意圖

　　將金屬原子嵌入富勒烯碳籠而形成的一類新型內(nèi)嵌富勒烯，同時具有金屬和富勒烯的特性，在電子、能源、生物醫(yī)學等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

　　內(nèi)嵌Gd金屬離子的Gd@C82作為磁共振造影劑其最高效率可達目前臨床使用造影劑Gd-DTPA的70倍；中科院化學所研發(fā)出的基于Gd@C82納米顆粒的“分子手術(shù)刀”腫瘤治療技術(shù)可以針對肝癌、肺癌、乳腺癌等多種實體瘤進行快速、高效、低毒的治療，療效顯著，被認為是最優(yōu)可能實現(xiàn)精準的腫瘤靶向治療而不損傷正常組織的新一代廣譜腫瘤治療技術(shù)。

　　“富勒烯C60”

C60示意圖

　　富勒烯家族的典型代表C60分子，結(jié)構(gòu)類似足球，其發(fā)現(xiàn)者獲得了1996年度諾貝爾化學獎。富勒烯由于其優(yōu)異的自由基捕捉、光吸收、超導半導體、完美結(jié)構(gòu)、DNA親和、電子受體、高效吸附、內(nèi)嵌分子等特性，已被廣泛應(yīng)用到日用化妝品、醫(yī)藥中間體、保健品、橡膠/薄膜材料改性劑、高新能源、復(fù)合材料添加劑等諸多領(lǐng)域。

　　“C60(OH)x·nH2O“

富勒醇示意圖

　　富勒醇，富勒烯的羥基化衍生物，通過化學方法在富勒烯的碳上引入羥基而得到。目的是為了提高富勒烯的水溶性以獲得富勒烯在水溶液環(huán)境下的應(yīng)用，通常當羥基數(shù)目達到20個以上時才具有較好的水溶性。水溶性富勒醇可以廣泛的應(yīng)用于生物體系，它可以通過清除生物體內(nèi)自由基保護神經(jīng)系統(tǒng)，具有潛在治療神經(jīng)退行性疾病，如帕金森病和阿爾茨海默癥的功能，還可用于高端化妝品領(lǐng)域。

　　“C60-Vc-PVP“

　　水溶性富勒烯-維生素c-聚乙烯吡咯烷酮三元復(fù)合物，通過將C60、Vc、PVP粉末處理得到水溶性富勒烯/維生素復(fù)合物，為兼具抗氧化活性、抗菌性以及抗癌特性的多功能水溶性復(fù)合物體系，這種復(fù)合物在化妝品、生物醫(yī)學等領(lǐng)域有望擁有廣泛的應(yīng)用前景。