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laodoufu 2007-10-21 14:38

碳纳米管化学纪事 (二)：起源

[align=center][size=180%][b](二) 起源
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W;{Y;Zjz 管[/b][/size]状结构的这样一个新东东摆在面前，人们想到的第一件酷的事情是什么？当然是往管子里面塞东西。开始大家用的都是电弧法做的多壁管结构都比较规整，两端经常都是封着的，那么要往里面塞东西，自然要想办法把它切开。于是，这就导致了第一组碳纳米管的化学实验 -打开碳管的内腔。6vxI:iVA)yk
Ajayan 还在日本的时候在饭岛先生的实验室里，有一天吃饱了没事，把低熔点的铅(327.5 C)和多壁管混在一起加热加到铅熔融了。他也没想太多什么碳管两头都封着的事情，就发现表面张力相对不高的液态铅不知道从哪里嗞蹓就钻进去了。这就是关于 金属封装(encapsulation)纳米管的第一篇论文，1993年初作为短讯发在"Nature"上[color=#FF0000][b][B1][/b][/color]。当然Ajayan和饭岛还有很多其他的老大们都完全不是傻子 - 过了约莫两个月 - 他们很快就发表了实验做得更有目的性和组织条理的论文[color=#FF0000][b][B2][/b][/color]：他们先把多壁管在空气里加热到700C停留短暂的时间，这时空气里的氧气能够打开了管端；然后再把铅和多壁管加热到铅熔融让液态铅再次嗞蹓地钻进去。封装进去的金属由于纳米管腔的模板作用常常形成线状，于是把碳烧去，第一代的金属线便诞生了。
dgdm-wL7i @3SF3eE[ [align=center][img]http://bp0.blogger.com/_XlI_hCK36ZI/RtL-twapRTI/AAAAAAAAAAU/kHDGf3rQrJE/s320/Picture2.jpg[/img] [color=#3333FF][b]图2-1[/b]、Ajayan/Iijima首次发现碳纳米管腔的毛细管效应可以用来封装金属 [B1][/color][/align]/T#w0D*^h8Jg!A
在Ajayan 和一堆日本物理学家和材料学家们瞎整的同时，英国的化学家们，Tsang, Harris，还有Green，也在尝试往管子里装东西。他们在Ajayan们发的上述第二篇"Nature"文章的同一期上描述了用二氧化碳作为氧化剂 给纳米管开口和多壁减肥的实验[color=#FF0000][b][B3][/b][/color]。
([+w4qp4y?'r,M 别 小看了提出用气相氧化剂打开管端的这些事情：首先，这是实实在在的第一组碳纳米管的化学实验；其次，为什么能够选择性地打开管端而管身相对不受影响？这自 然说明管端比管身活性更高，更容易氧化。虽然这是从碳化学（石墨化学和富勒烯化学）很容易能够推理出来的知识，但第一批能够把这种知识转换成现实的这些科 学家们绝对是牛B的，并值得吹捧和景仰的。另外，Green们用CO2给纳米管瘦身的实验，也证明管身和石墨一样也是具有反应性的：从根本上，碳纳米管还 是碳，这一点上完全不特殊。K {v#n ew&X(T
又过了一年，就是1994年，这些英国人大概觉得气相氧化很不有机，而且每次量不够大做起来不过瘾，于是开始把 纳米管往硝酸里扔，目的是让同时存在的硝酸银能够嗞蹓钻进管腔里去，用湿法达到封装的目的。这就是上一章说的把管子和硝酸瞎煮的开天辟地第一组湿法实验， 发在1994年底的"Nature"上[color=#FF0000][b][B4][/b][/color]。+_p@"fTuim o
用硝酸煮管子当然有非比寻常的意义 - 直到今天，搞管子材料的众人们还离不开它做管子纯化和修饰。硝酸的氧化性同样选择性地在管端，不但把管子打开，还形成了很多含氧基团，包括现今搞缺陷功能化的人们[color=#FF0000][b][B5][/b][/color]恨不得攥在手里的羧基，还有羟基、羰基等这些相对应用较少的基团。
+wG(T^:`x 1995年，英国人们往这些开口的管子里居然填进了蛋白质（包括酶） - 当然是个头（分子量）比较小的那些，cytochrome c什么的，目的是幻想用纳米管的管腔做药物/基因输送[color=#FF0000][b][B6][/b][/color]。可是到底里面的东西最后怎么释放出来到现在恐怕也没人弄清楚，虽然这个想法似乎已经不重要了，因为现在知道用管壁外面挂的药物来达到输送要容易得多得多[color=#FF0000][b][B7][/b][/color]。
rC(y%OF/^"w 话说回来，Tsang等人不但用电镜看到蛋白质确实进去了，而且发现有一种酶在和管子混起来后居然还有一定的生物活性。那时他们当然声称是管腔里的酶表现出的活性。现在看来，有活性的也许更多的应该是管子外壁上挂的酶 - 纳米管的外壁可是见到蛋白质就发疯地猛沾的[color=#FF0000][b][B8][/b][/color]。这是后话了。无论如何，英国人的这一组实验是关于碳纳米管的第一组相关生物的实验，结果如何别论，其让人耳目一新的开创性同样值得膜拜和景仰。2Nqai~/O^p

9oDO d4F(J-\,^t （未完待续）
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【阅读参考】
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